В группе металлов – лантан, лантаноиды, иттрий и скандий – наиболее дефицитен и коммерчески привлекателен скандий. Применение скандия, прежде всего в алюминиевых сплавах, позволяет повысить механическую прочность, жаростойкость и сроки эксплуатации газотурбинных двигателей в авиа- и ракетостроении. Инновационные научно-технические решения, основанные на применении скандия, стратегически значимы для аэрокосмической отрасли. Поэтому многочисленные усилия сосредоточены, прежде всего, на разработке эффективного метода извлечения именно скандия.
Основным сырьем для извлечения скандия являются отходы алюминиевой промышленности при переработке бокситов по методу Байера – красные шламы, в которых содержание скандия составляет 80 – 120 г на тонну. Количество накопившихся красных шламов на российских заводах составляет несколько сотен миллионов тонн, и это накопление продолжается и в настоящее время. Подобные накопления имеются и во всех зарубежных странах, где производится алюминий.
ООО «Глобал СО» в рамках научно-исследовательской работы по теме:
«Извлечение скандия и других РЗЭ из твёрдых техногенных отходов», разработало технологическую последовательность извлечения скандия из красного шлама, включающую следующие основные стадии:
- предварительное обогащение исходного сырья нехимическими методами (магнитная сепарация сухая или влажная, измельчение с последующей виброкавитационной классификацией и т.д),
- химическое выщелачивание красного шлама (кислотное или щелочное) для перевода скандия в жидкую фазу,
- экстракционное или сорбционное концентрирование скандия с получением чернового концентрата,
- экстракционная очистка скандия от примесей железа, алюминия, кремния и других металлов, с одновременным концентрированием скандия в растворах,
- выделение скандия из раствора с получением продукта в виде оксида.
Была разработана лабораторная установка для химического выщелачивания красного шлама, подобраны оптимальные условия и режимы работы, позволяющие перевести в жидкую фазу до 50% целевого продукта и сконцентрировать его на 2 порядка относительно железа и в 2-4 раза относительно алюминия.
Проведены исследования процессов экстракционного и сорбционного концентрирования растворов выщелачивания. Показана возможность увеличения концентрации целевого продукта в 3-5 раз, в том числе с использованием сорбентов на основе углеродных наноматериалов собственного производства