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随着锆和钇在氧化钇稳定氧化锆陶瓷领域应用的增加,含锆和钇的陶瓷废弃物越来越多。而我国锆储量匮乏,钇储量虽较丰富,但总量有限,因此,对于锆、钇两种金属回收的研究迫在眉睫。 锆、钇陶瓷废料经过机械粉碎、碱溶、酸溶后得到含锆、钇的盐酸溶液,再粗结晶后得到结晶母液,在此过程中,由于锆-钇陶瓷废料本身所含杂质及外部带入杂质,导致结晶母液中含有一定量的杂质。X射线荧光光谱(XRF)结果显示,该结晶母液中除含有锆、钇两种最有价值的元素之外,还含有较多铁元素及微量铜元素。 为了快速并准确的测定该结晶母液中锆、铁、钇的含量,本文在研究了一系列锆、铁、钇的单独测定方法之后,针对EDTA络合滴定法连续测定溶液中锆、铁、钇的含量进行了深入探讨。对由不同配比氧氯化锆、氯化铁、氯化钇组成的混合溶液进行了相关试验,讨论了不同pH值、不同铁离子掩蔽剂及指示剂对滴定的影响,最终设计出合适的锆-铁-钇连续滴定方案。该方案以二甲酚橙为指示剂,在pH≈0.2时,加还原剂使Fe3+转变为Fe2+,测定了ZrO2+;加氧化剂使Fe2+转变为Fe3+,在pH≈1.5以及醋酸存在的条件下,测定了Fe3+;最后调节溶液pH=5~6测定了Y3+。本方法的RSD<2%。应用该方法得出结晶母液的分析结果为CZrO2+=0.0825mol/L,CFe3+=0.107mol/L,CY3+=0.085mol/L。 由于铁离子对锆-钇的萃取分离影响显著,本文设计了先除铁再分离锆、钇的试验方案。经试验发现,控制料液酸度为5mol/L,除铁萃取剂组成为仲辛醇:煤油=7:3(体积比),O:A(有机相体积:水相体积)=1:1,经3级逆流萃取可以除去81%的铁离子,而ZrO2+和Y3+不被萃取。通过对比P204和P507两种锆、钇萃取剂的萃取效果,发现P204的效果优于P507,故采用P204作为分离锆、钇的萃取剂。在 P204(1mol/L)-仲辛醇(15%)-磺化煤油,皂化率20%,O:A=1:1条件下,对上述经过仲辛醇萃取除铁后的溶液经3级逆流萃取后,可以使锆完全被萃取到有机相中,而钇几乎未被萃取,从而完全分离锆、钇两种元素。通过对有机相反萃取发现,当O:A=1:1,采用6mol/L的盐酸反萃一次可使被萃取到有机相中的钇反萃到水相中,而锆仍然留在有机相。此后,再采用1.8mol/L NaOH溶液为反萃剂,O:A=1:1,2级萃取可将锆以沉淀的形式完全反萃到水相中。本文还对富钇水相进行了钇的提纯研究,其中控制料液酸度小于0.5mol/L,CY3+=0.1mol/L,用8%草酸溶液进行沉淀,沉淀剂滴加速率3mL/min,沉淀温度40℃、陈化时间60min,得到纯白色的草酸钇沉淀。沉淀经过滤,洗涤,在870℃马弗炉中灼烧3h即得到纯度99.987%的氧化钇。