CC BY
33
Коровина Юлия Викторовна
инженер, Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И. В. Тананаева ФИЦ КНЦ РАН, г. Апатиты, Россия korovina@chemy.kolasc.net.ru Николаев Анатолий Иванович
доктор технических наук, Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И. В. Тананаева ФИЦ КНЦ РАН, г. Апатиты, Россия nikol_ai@chemy.kolasc.net.ru Сафонова Людмила Александровна
инженер, Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И. В. Тананаева ФИЦ КНЦ РАН, г. Апатиты, Россия
Mudruk Natalya Vladimirovna
Junior Researcher, I. V. Tananaev Institute of Chemistry and Technology of Rare Elements and Mineral Raw Materials of the Federal Research Centre "Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences", Apatity, Russia kirnat@chemy.kolasc.net.ru KorovinaYuliyaViktorovna
Engineer, I. V. Tananaev Institute of Chemistry and Technology of Rare Elements and Mineral Raw Materials of the Federal Research Centre "Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences", Apatity, Russia korovina@chemy.kolasc.net.ru NikolaevAnayoliyIvanovich
Dr. Sc. (Engineering), I. V. Tananaev Institute of Chemistry and Technology of Rare Elements and Mineral Raw Materials of the Federal Research Centre "Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences", Apatity, Russia nikol_ai@chemy.kolasc.net.ru Safonova Lyudmila Aleksandrovna
Engineer, I. V. Tananaev Institute of Chemistry and Technology of Rare Elements and Mineral Raw Materials of the Federal Research Centre "Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences", Apatity, Russia
DOI: 10.25702/KSC.2307-5252.2018.9.1.327-332
УДК 546.882.883 : 542.61
ФТОРИДНО-СЕРНОКИСЛОТНОЕ РАЗЛОЖЕНИЕ ВИСМУТОТАНТАЛИТА
МИНЕРАЛЬНЫМИ КИСЛОТАМИ
М. А. Муждабаева, Е. К. Копкова, П. Б. Громов, Н. В. Серба
Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И. В. Тананаева
ФИЦ КНЦ РАН, г. Апатиты, Россия
Аннотация
Показана возможность низкотемпературного разложения (Wi = 20 °С) висмутотанталитового концентрата (ВТК) растворами HF и HF + H2SO4 с селективным извлечением редких металлов (Nb, Ta) в раствор. Основными технологическими параметрами, определяющими полноту извлечения тантала и ниобия из ВТК, являются объем кислотного реагента и концентрация минеральных кислот. Установлено, что при взаимодействии ВТК с кислотными реагентами висмут и естественные радионуклиды (U(IV) и ThO2) на 98-99 % концентрируются в нерастворимом висмутсодержащем фторидном кеке. Найдены условия, обеспечивающие высокое извлечение ниобия и тантала в раствор (97-99 %), позволяющие достигать в фильтрате суммарного содержания металлов по сумме оксидов не менее 190 г/л при концентрации фтороводородной кислоты не более 17з г/л, что обеспечит последующую эффективную экстракционную переработку растворов.
Ключевые слова:
висмутотанталитовый концентрат, низкотемпературное разложение, кислотный растворитель, фтористоводородная кислота, серная кислота, извлечение, разделение, тантал, ниобий, висмут.
FLUORIDE-SULFURIC ACID DECOMPOSITION OF BISMUTH TANTHALITE BY MINERAL ACIDS
M. A. Muzhdabaeva, E. K. Kopkova, P. B. Gromov, N. V. Serba
I. V. Tananaev Institute of Chemistry and Technology of Rare Elements and Mineral Raw Materials
of the Federal Research Centre "Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences", Apatity, Russia
Abstract
We have demonstrated the possibility of a low-temperature decomposition (i™t = 20 °С) of a bismuth tantalite concentrate (BTC) by HF and HF + H2SO4 solutions with a selective extraction of rare metals (Nb, Ta) to the solution. Basic technological parameters that determine amount of niobium and tantalum extraction from BTC are acid reagent value and mineral acid concentration. We have found that 98-99 % of bismuth and natural radionuclides (U(IV) and ThO2) concentrate in insoluble bismuth-containing fluoride cake at interaction of BTC with acid reagents. We have revealed the conditions ensuring high recovery of niobium and tantalum into the solution (97-99 %). These conditions provide total content of oxides sum not less than 190 g/l at hydrofluoric acid concentration not more than 170 g/l. This ensures effective extraction processing of solutions. Keywords:
bismuth tantalite concentrate, low-temperature decomposition, acid solvent, hydrofluoric acid, sulfuric acid, recovery, separation, tantalum, niobium, bismuth.
Висмутотанталитовый концентрат (ВТК) является ценным сырьем для производства тантала, ниобия и висмута [1, 2]. Целью настоящего исследования являлось изучение возможности низкотемпературной гидрометаллургической переработки ВТК (месторождение Уганда) кислотными реагентами и определение условий селективного выделения ценных редких металлов — тантала, ниобия, а также висмута в виде отдельных продуктов — растворов, содержащих Nb и Ta, и остатка, содержащего нерастворимые фториды висмута и естественных радионуклидов — U(IV) и Th (IV). В качестве кислотных реагентов были использованы фтороводородная кислота и смесь фтороводородной и серной кислот.
В настоящее время кислотный метод разложения трудно вскрываемых танталониобиевых руд является основным способом извлечения, разделения и концентрирования ценных редких металлов. В качестве реагентов используют различные кислотные смеси, в которых одним из реагентов является фтороводородная кислота: HF + HCl; HNO3 + HF; HF + H2SO4 [3, 4]. Наиболее распространенным кислотным реагентом является фтороводородная кислота или смесь HF + H2SO4. Для максимального перевода редких металлов в раствор исходный танталониобиевый концентрат предварительно измельчают, а затем разлагают фтороводородной кислотой при нагревании реакционной смеси до 70-90 °С [5]. Для увеличения скорости и полноты процесса, повышения кислотности раствора к HF добавляют H2SO4 до образования смеси кислот состава 78 % HF + 22 % H2SO4 [6-8]. Для разложения колумбита Малышевского месторождения были использованы как фтороводородная кислота, так и её смесь с серной кислотой. В ходе исследований определены условия эффективного разложения концентрата, позволяющие извлечь до 97-98 % тантала и ниобия [9]. Разложение танталита (месторождение Конго) и колумбита (Зашихинское месторождение) проводили кислотным реагентом HF + H2SO4 при нагревании реакционной смеси до 80 °С в течение 4-5 ч. Извлечение в растворы тантала и ниобия за две ступени составило более 99 и 94 % для танталита и колумбита соответственно [10].
В представленной работе были использованы пробы измельченного ВТК следующего состава, мас. %: 34,5-36,5 Ta2Os, 5,3-5,4 M^Os, 39,6-43,0 Bi2O3, 8,1-9,2 SiO2, 0,3-0,76 Fe2O3. В пробах обнаружено присутствие благородных элементов, ppm: Ru — 0,0062; Rh — 0,067; Pd — 1,95; Ir — 0,029; Pt — 3,12; Au — 262,5. По данным РФА основными минеральными фазами исходного ВТК являются, об. %: висмутотанталит BiTaO4 -- 45, микролит --(Ca,Na)2(Ta,Nb)2O6(OH, F) — 30. Из примесных минералов преобладает кварц — SiO2 —20 %. Проведен радиометрический и гамма-спектрометрический анализ пробы ВТК и установлено, что концентрат содержит природные радионуклиды семейств урана-238 (0,18 мас. %) и тория-232 (0,023 мас. %), находящиеся в состоянии радиоактивного равновесия с продуктами распада (Ac-228, Ra-228, Th-234, Bi-212,214, Pb-212,214, Tl-208 и др.). Значение удельной эффективной активности для ВТК находится в пределах 31 кБк/кг. Основной вклад в ^4зфф вносит Ra-226 (96-98 %), вклад Th-232 составляет 3-3,7 %, вклад К-40 несущественен, пробы относятся к радиоактивным.
Взаимодействие ВТК с фтороводородной кислотой
В основе разложения ВТК водным раствором фтороводородной кислоты лежит различная растворимость образующихся фторидных соединений, что позволяет уже на стадии разложения отделить фторокомплексные соединения тантала и ниобия от нерастворимых фторидных соединений висмута. Согласно приведенному выше химическому составу ВТК, химизм процесса взаимодействия висмутотанталита как с фтороводородной кислотой, так и со смесью HF и H2SO4 можно представить следующими основными уравнениями химических реакций:
Ta2O5 + 12HF = 2 HTaF6 + 5H2O, (1)
Nb2O5 + 12HF = 2HNbF6 + 5H2O, (2)
Bi2Os + 6HF = 2BiFs + 3H2O, (3)
Bi2Os + 2HF = 2Bi OF 4 + H2O, (4)
SiO2 + 4HF = SiF4 + 2H2O, (5)
2Bi2Os + 3H2SO4 + 6HF = Bi2(SO4)3 + 2BiF3 + 6H2O. (6)
Разложение пробы ВТК 38 %-й HF протекало без внешнего подогрева за счет тепла экзотермической реакции. В процессе разложения наблюдался разогрев реакционной смеси с ростом температуры до 27-37 °С. Для достижения полноты разложения ВТК и обеспечения высокой степени выщелачивания редких металлов
в виде хорошо экстрагируемых комплексных одноосновных кислот HNbF6 и НТаРб был использован значительный избыток фтороводородной кислоты от стехиометрии. Определена зависимость извлечения редких металлов из ВТК от продолжительности процесса (табл. 1).
Таблица 1
Влияние продолжительности процесса на извлечение редких компонентов ИБ из ВТК
т, ч Содержание в фильтрате, г/л Содержание в осадке, мас. % Извлечение, %
Та2О5 №>205 Та205 №>205 Та205 №>205
1 105,4 15,1 0,37 0,36 99,4 96,5
3 112,9 16,4 0,27 0,24 99,5 97,6
4 105,1 15,3 0,44 0,27 99,4 97,8
5 109,0 16,2 0,33 0,26 99,6 97,8
Примечание. Уж : Т = 3,5 : 1; Сш — 38 %; 4 = 20 ± 1оС.
Оценка полученных результатов показывает, что продолжительность контакта фаз при вскрытии ВТК в условиях значительного избытка ИБ не является фактором, определяющим эффективность разложения ВТК, и уже за 1 ч достигается высокое извлечение ниобия и тантала в раствор (99,4 Та205 и 96,5 №205). При этом избыток фтороводородной кислоты обеспечивает как образование комплексных фторидных комплексов редких металлов, так и индивидуальных нерастворимых фторидов висмута и фторидных соединений примесных элементов.
Для изучения влияния объема кислотного растворителя на эффективность разложения ВТК была проведена серия экспериментов, в которых соотношение Уш : Рвтк изменяли в пределах Уж : Т = (2^3) : 1 при продолжительности процесса разложения 2 ч (табл. 2).
Таблица 2
Составы продуктов и извлечение № и Та при низкотемпературном разложении ВТК
фтороводородной кислотой
Уж : Т Содержание в фильтрате, г/л Содержание в осадке, мас. % Извлечение, %
Та205 №205 Та205 №205 Та205 №205
3,0 115,0 17,9 0,34 0,11 99,4 98,8
2,5 142,0 22,2 0,56 0,21 99,1 97,9
2,0 172,0 26,3 0,67 0,32 99,1 97,2
Примечание. Сш — 38 %; / = 20 + 1 °С; т — 2 ч.
Согласно полученным результатам, при снижении соотношения Уж : Т до 2 (оп. 7) степень извлечения редких металлов остается высокой (99,1% — Та2О5 и 97,2 % — №205), а концентрация ниобия и тантала в фильтрате повышается до 172, 0 и 26,3 г/л соответственно. В целом суммарная концентрация в фильтратах ниобия и тантала в проведенных экспериментах (оп. 6, 7) составляла 164,2-198,3 г/л (Та2О5 + №205), что удовлетворяет требованиям для последующего процесса их коллективного экстракционного извлечения н-октанолом с разделением ниобия (V) и тантала (V) на стадии реэкстракции [9, 10].
По результатам анализов полученные фильтраты характеризуются высокой концентрацией свободной фтороводородной кислоты (327-367 г/л ИБ), избыток которой, как известно, ухудшает извлечение в органическую фазу тантала (V) при последующей экстракции н-октанолом [10]. Для снижения концентрации ИРсвоб возможно применить либо введение другой минеральной кислоты (обычно И2804), либо использовать для разбавления промывные растворы после операции промывки нерастворимого висмутсодержащего кека, либо путем организации противоточного процесса разложения исходного концентрата [11].
Взаимодействие ВТК с избытком фтороводородной кислоты сопровождается образованием нерастворимого осадка — фторидного висмутового концентрата, содержащего более 80 % В120з и примеси, мас. %: Бе20з — 0,2; Р2О5 — 0,4-0,6; МпО — 0,1; АШз — 0,3-0,9; ТЮ2 — 0,1; БЮ2 — 1-3; Р — 20-22. По данным РФА основными фазами осадка являются В1Бз и ВЮ0дР2,8. Кроме фторидных соединений висмута в твердом остатке концентрируются фториды урана и тория, благородные металлы, а также неразложившийся ВТК и примесные минералы. Радиологическое исследование остатков показало, что при разложении ВТК фтороводородной кислотой радионуклиды практически полностью (> 98,0 %) переходят в осадок. Радиационные характеристики осадка: Аэфф 41654 ± 5000 Бк/кг, МАЭД — 0,25 мкЗв/ч. Все осадки относятся к IV классу материалов, содержащих природные радионуклиды.
Разложение висмутотанталита смесью HF и H2SO4
Разложение танталониобатов смесью фтороводородной и серной кислот, как правило, предусматривает практически полное растворение исходного сырья во фторидно-сернокислых растворах [3, 9, 10, 12]. При этом в раствор переходят все элементы, содержащиеся в сопутствующих минералах.
Были определены условия селективного разложения ВТК смешанным кислотным реагентом, обеспечивающие высокую степень извлечения ниобия (> 98 %) и тантала (> 99 %) в раствор, а висмута — в осадок (> 98 %). Исходная концентрация кислот во вскрывающем реагенте составила 330 г/л ИР и 500 г/л И2804, соотношение реагирующих веществ Уж : Т = 2,2 : 1, т — 5,0 ч. В табл. 3 представлены результаты разложения ВТК фторидно-сернокислотными реагентами различного состава. Концентрация ИР была постоянной и составляла 330 г/л, концентрация серной кислоты изменялась от 100 до 500 г/л.
Таблица 3
Разложение ВТК смешанным кислотным реагентом
Условия опытов Содержание в остатке, мас. % Извлечение, %
Си2804, г/л Та2О5, №>205, Та205 №>205
500 0,10 0,04 99,6 99,4
400 0,18 0,13 99,7 98,7
300 0,34 0,19 99,4 98,1
200 0,24 0,16 99,6 98,5
100 0,43 0,29 99,2 97,2
Примечание. Уж : Т = 2,2 : 1; Сир = 330 г/л; СШ804 = 100-500 г/л; т — 5 ч; г = 20+1 °С.
Согласно полученным результатам, все изученные смеси достаточно эффективны для разложения ВТК и обеспечивают высокое извлечение в раствор тантала (> 99 %); извлечение ниобия несколько снижается с уменьшением содержания И2804 с 500 до 100 г/л с 99,4 до 97,2 %. При содержании в кислотном реагенте 500 г/л Ш804 степень извлечения как тантала, так и ниобия превышает 99 %. В продукционных растворах достигалось высокое содержание металлов, г/л: 155-170 Та205 и 23-25 №205. Остаточное содержание в твердом остатке редких металлов составляло, мас. %: 0,10 Та2О5 и 0,04 №205. По данным РФА твердый продукт после вскрытия во всех опытах представлен основными фазами состава В1Р3 и ВЮ0,1р2,8.
Так как избыток свободной фтороводородной кислоты в фильтратах негативно сказывается на дальнейшем экстракционном выделении тантала н-октанолом, была поставлена серия опытов по разложению ВТК смешанным кислотным реагентом с постоянной концентрацией И2804 (500 г/л) и снижающейся концентрацией ИР от 330 до 100 г/л (табл. 4
Таблица 4
Влияние концентрации ИР в смешанном кислотном реагенте на степень извлечения Та2О5 и №205 из ВТК
Сир, г/л Содержание в остатке, мас. % Извлечение, %
Р- 804-2 Та205 №205 Та205 №205
330 21,2 - 0,29 0,07 99,6 99,4
200 6,7 13,8 2,6 0,55 95,5 94,6
100 3,1 9,5 11,6 1,87 78,2 77,2
Примечание. СИ2804 = 500 г/л, т = 5 ч, г = 20+1 °С.
Как следует из полученных результатов, снижение концентрации фтороводородной кислоты с 330 до 100 г/л приводило к падению извлечения редких металлов, %: с 99,6 до 78,2 Та2О5 и с 99,4 до 77,2 №205. Однако при концентрации ИР в смешанном кислотном растворителе 200 г/л наблюдалось и достаточно высокое извлечение № и Та, и снижение содержания ИР в фильтрате до 175 г/л. В твердых осадках, наряду со снижающимся содержанием фтора с 21,2 до 3,1 %, химический анализ фиксирует появление сульфат-иона, что свидетельствует о существенном изменении характера взаимодействия компонентов минерала с фтороводородной и серной кислотами вскрывающего реагента. Очевидно, в интервале концентраций фтороводородной кислоты 100-200 г/л в результате протекания конкурирующих реакций фтор-ион частично замещается на сульфат-ион. Концентрация сульфат-иона в твердой фазе достигает 13,8 мас. %.
Методом ИК-спектроскопии было установлено, что выделенные осадки представляют собой в основном гидратированный сульфат висмута с водой. Известно, что на воздухе сульфат висмута присоединяет молекулы воды, и возможно образование кристаллогидратов следующего состава: В12(804^3И20, В12(804^3,5И20, В12(804)у7И20 [12]. Выпавшие при стоянии из промывных вод осадки идентифицируются РФА как соединения состава В12(804Ь(0И)2(И20)2. Установлено, что образование заметных количеств смешанных фторосульфатных солей висмута наблюдается при концентрации фтороводородной кислоты в реакционном растворе ниже 200 г/л ИР. Состав висмутсодержащих остатков изменялся в следующих пределах, мас. %: В1203 55-60; Та205 2.6-11.6; №>205 0,55-1.87; Ре20з 0.2; 8Ю2 6-10; и 0,2; ТЮ2 0,1; 8О4-2 13-15; Р- 5-6.
Таким образом, показана возможность селективного извлечения редких металлов (№, Та) при низкотемпературном (27-37 °С) разложении ВТК фтороводородной кислотой или смесью фтороводородной и серной кислот. Основными технологическими параметрами, определяющими полноту извлечения из ВТК тантала и ниобия в раствор, а фторида висмута в остаток, являются расход кислотного реагента и концентрация в нем фтороводородной и серной кислот. В меньшей степени на эффективность процесса влияет его
продолжительность. Определены условия эффективного разложения ВТК, обеспечивающие высокое извлечение ниобия и тантала на уровне 97-99 % с достижением суммарной концентрации в растворах не менее 160-190 г/л по сумме оксидов и содержания HF в фильтрате не более 175 г/л., что благоприятно для последующей его переработки методом экстракции. По заключению радиологического исследования, растворы являются радиационно безопасными. При взаимодействии ВТК как с фтороводородной кислотой, так и со смешанным кислотным реагентом естественные радионуклиды U(IV) и ThO2 практически полностью выделяются в виде малорастворимых фтористых соединений и концентрируются в нерастворимом висмутофторидном кеке.
Низкотемпературное разложение ВТК позволяет снизить энергоемкость процесса разложения, повысить его селективность с полным отделением ниобия и тантала от висмута и естественных радионуклидов в нерастворимом остатке, а также сократить потери фтора с летучими компонентами (HF, SiF4).
Литература
1. Кренев В. А., Дробот Н. Ф., Фомичев С. В. Процессы извлечения висмута из руд и концентратов // Химическая технология. 2014. № 5. С. 304-308.
2. Кренев В. А., Дробот Н. Ф., Фомичев С. В. Висмут: области применения и мировой рынок // Хим. технология. 2014. № 1. С. 42-46.
1. Разложение плюмбомикролитового концентрата смесью фтороводородной кислоты, серной или хлороводородной кислотой / В. Н. Лебедев и др. // Химическая технология. 2006. № 11. С. 32-35.
3. Изучение условий разложения плюмбомикролитового концентрата смесью фтористоводородной и азотной кислот / С. М. Маслобоева и др. // Цветные металлы. 2007. № 8. С. 78-81.
4. Зеликман А. Н., Коршунов Б. Г. Металлургия редких металлов. М.: Металлургия, 1991. 431 с.
5. Химическая технология ниобия и тантала / А. А. Маслов и др. Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2010. 97 с.
6. Ayanda O. S., Adekola F. A. A review of niobium-tantalum separation in hydrometallurgy // Journal of Mineralsand Materials Characterization and Engineering. 2011. Vol. 10, no. 3. Р. 245-256.
7. Eckert J. Hydrometallurgical processing of tantalum and niobium compounds // Proc. Int. Symp. on Tantalum and Niobium (Goslar, 18-20 Aug. 1995). Goslar, 1995. P. 51-64.
8. Технология переработки колумбитового концентрата Малышевского рудоуправления / В. Г. Майоров и др. // Хим. технология. 2000. № 7. С. 23-27.
9. Технология переработки танталита (месторождение Конго) и колумбита (Зашихинское месторождение) / В. Г. Майоров и др. // Хим. технология. 2015. Т. 16, № 1. С. 23-27.
10. Николаев А. И., Майоров В. Г., Кириченко Н. В. Новое в экстракционной технологии разделения ниобия и тантала // Международный симпозиум по сорбции и экстракции (29 сентября -- 04 октября 2008 г.). Владивосток, 2008. С. 22-26.
11. Пат. 2576562 Рос. Федерация, МПК С 22 В 34/24, 3/06, 3/26 (2006.01). Способ переработки колумбитового концентрата / Кознов А. В., Козырев А.Б., Нечаев А. В., Селезнев А. О., Сибилев А. С., Смирнов А. В., Соколов В. Д.; ЗАО «Техно-инвест Альянс». № 2014147133/02; заявл. 25.11.2014; опубл. 10.03.2016, Бюл. № 7.
Сведения об авторах
Муждабаева Магнолия Аблавна
Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И. В. Тананаева ФИЦ КНЦ РАН, г. Апатиты, Россия muzhd_ma@chemy. kolasc .net. ru Копкова Елена Константиновна
кандидат технических наук, Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И. В ФИЦ КНЦ РАН, г. Апатиты, Россия kopkova@chemy.kolasc.net.ru Громов Петр Борисович
кандидат технических наук, Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И. В ФИЦ КНЦ РАН, г. Апатиты, Россия gromov@chemy.kolasc.net.ru Серба Надежда Васильевна
Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И. В. Тананаева ФИЦ КНЦ РАН, г. Апатиты, Россия lab32@chemy.kolasc.net.ru
Мuzhdabaeva Magnoliy Ablovna
I. V. Tananaev Institute of Chemistry and Technology of Rare Elements and Mineral Raw Materials of the Federal Research Centre "Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences", Apatity, Russia muzhd_ma@chemy.kolasc.net.ru Kopkova Elena Konstantinovna
PhD (Engineering), I. V. Tananaev Institute of Chemistry and Technology of Rare Elements and Mineral Raw Materials of the Federal Research Centre "Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences", Apatity, Russia kopkova@chemy.kolasc.net.ru
. Тананаева
. Тананаева
Gromov Petr Borisovich,
PhD (Engineering), I. V. Tananaev Institute of Chemistry and Technology of Rare Elements and Mineral Raw Materials of the Federal Research Centre "Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences", Apatity, Russia gromov@chemy.kolasc.net.ru Serba Nadezhda Vasilevna
I. V. Tananaev Institute of Chemistry and Technology of Rare Elements and Mineral Raw Materials
of the Federal Research Centre "Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences", Apatity, Russia
lab32@chemy.kolasc.net.ru
DOI: 10.25702/KSC.2307-5252.2018.9.1.332-336 УДК 661.863.1 : 66.061.35
ОСОБЕННОСТИ ИЗВЛЕЧЕНИЯ СКАНДИЯ ИЗ ГИДРОЛИЗНЫХ СТОКОВ ТИТАНОВОГО ПРОИЗВОДСТВА
А. С. Немцев, А. С. Сибилев, А. В. Смирнов, А. В. Нечаев, С. В. Шестаков
ООО «НПК "Русредмет"», г. Санкт-Петербург, Россия Аннотация
Рассматриваются особенности извлечения скандия из сернокислых растворов, в частности гидролизной серной кислоты, являющейся отходом производства диоксида титана при переработке ильменитовых руд. Исследования в рамках работы опытной пилотной установки по выделению скандиевого концентрата показали селективность экстрагента на основе Д2ЭГФК + ТБФ в углеводородном разбавителе (парафине) к скандию по сравнению с РЗЭ, при экстракции из промышленных сернокислых растворов. В рамках работы опытной пилотной установки определены оптимальные технологические параметры процессов экстракции и реэкстракции скандия, влияние температуры, а также расслаивание экстракционной смеси в процессе реэкстракции концентрата скандия из насыщенного экстрагента. Ключевые слова:
скандий, титан, серная кислота, Д2ЭГФК, экстракция, редкоземельные элементы.
FEATURES OF EXTRACTION OF SCANDIUM FROM THE HYDROLYSIC WASTE OF TITANIUM PRODUCTION
A. S. Nemtsev, A. S. Sibilev, A. V. Smirnov, A. V. Nechaev, S. V. Shestakov
LTD «NPK Rusredmet», Saint Petersburg, Russia Abstract
The paper considers the extraction of scandium from sulfuric acid solutions, in particular hydrolytic sulfuric acid, which is a waste product of titanium dioxide during the processing of ilmenite ores. Investigations within the framework of the experienced pilot plant for the receiving of scandium concentrate showed the selectivity of the extractant based on D2EHPK + TBP in a hydrocarbon diluent (paraffin) to scandium compared to REE, when extracted from industrial sulfuric acid solutions. The optimum technological parameters of the extraction and re-extraction of scandium were determined within the experienced pilot plant, the effect of temperature was determined, and the extraction mixture was stratified during the stripping of the scandium concentrate from the saturated extractant. Keywords:
scandium, titanium, sulfuric acid, D2EGFK, extraction, rare earth elements.
Потребность мирового рынка в производстве и развитии минерально -сырьевой базы редких и редкоземельных металлов (РЗМ) возрастает с каждым годом вследствие увеличения спроса, основанного на научно-техническом прогрессе. Скандий, как один из самых дорогих редких металлов с малым объемом производства, в природе встречается преимущественно лишь в рассеянном состоянии, хотя и имеет собственный минерал тортвейтит. Основная масса скандия рассеяна в силикатах магния и двухвалентного железа. В качестве примесей он постоянно присутствует в вольфрамите, касситерите, ильмените, цирконе, редкоземельных минералах (ксенотиме, монаците), берилле и нерудных минералах. Существенными и перспективными источниками также являются отходы титановых, вольфрамовых и алюминиевых производств [1, 2].
Сложность получения, а также малые объемы производства формируют высокие цены на скандийсодержащее сырье и высокочистые соединения на мировом рынке. Упрощение и оптимизация процессов
