Научная статья на тему 'Извлечение редкоземельных элементов из твердых отходов производства фосфорной кислоты с последующей сорбцией на катионообменных смолах'

Извлечение редкоземельных элементов из твердых отходов производства фосфорной кислоты с последующей сорбцией на катионообменных смолах Текст научной статьи по специальности «Химические науки»

CC BY
135
33
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ФОСФОРНАЯ КИСЛОТА / ФОСФОГИПС / РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ / ИЗВЛЕЧЕНИЕ / ВЫЩЕЛАЧИВАНИЕ / ПЕРКОЛЯЦИЯ / АДСОРБЕНТ / СМОЛА

Аннотация научной статьи по химическим наукам, автор научной работы — Артамонов Александр Владимирович, Смирнова Дарья Николаевна, Смирнов Николай Николаевич, Ильин Александр Павлович

В основе производства экстракционной фосфорной кислоты лежат два одновременно протекающих процесса: растворение фосфатного сырья в смеси серной и фосфорной (образующейся в процессе) кислот и кристаллизация сульфата кальция (фосфогипса). Фосфогипс является неизбежным многотоннажным и весьма обременительным отходом при сернокислотной переработке апатита, который представляет интерес уже не только как источник строительного гипса, но и как альтернативное редкоземельное сырье, не обладающее природной активностью и содержащее в себе редкоземельные элементы как цериевой, так и иттриевой групп. В качестве сырья для получения редкоземельных элементов использован сульфат кальция трех видов: фосфогипс со шламонакопителя, фосфополугидрат сульфата кальция и фосфодигидрат сульфата кальция с карусельного фильтра производства экстракционной фосфорной кислоты на ОАО «ФосАгро-Череповец». Рассмотрено извлечение редкоземельных элементов из фосфогипса со шламонакопителя методом выщелачивания (перколяции) неорганическими кислотами с последующей сорбцией на катионообменных смолах. В качестве адсорбента для извлечения РЗЭ из растворов выщелачивания применен катионит «Purolite» С-150. Найдена статическая обменная емкость катионита - емкость смолы при достижении равновесия с раствором определенного объема и состава. Статическая емкость катионита по редкоземельным элементам составляет 1,57 %, что говорит о хорошей поглощающей способности. Десорбцию редкоземельных элементов с катионита проводят раствором аммиачной селитры. Установлено, что оптимальным раствором для выщелачивания является серная кислота концентрацией 5 мас.%. Степень извлечения редкоземельных элементов из фосфогипса серной кислотой составляет порядка 82%.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим наукам , автор научной работы — Артамонов Александр Владимирович, Смирнова Дарья Николаевна, Смирнов Николай Николаевич, Ильин Александр Павлович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Извлечение редкоземельных элементов из твердых отходов производства фосфорной кислоты с последующей сорбцией на катионообменных смолах»

DOI: 10.6060/tcct.20176010.5571

УДК: 661.634.22; 544.034

ИЗВЛЕЧЕНИЕ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ИЗ ТВЕРДЫХ ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ С ПОСЛЕДУЮЩЕЙ СОРБЦИЕЙ НА

КАТИОНООБМЕННЫХ СМОЛАХ

А.В. Артамонов, Д.Н. Смирнова, Н.Н. Смирнов, А.П. Ильин

Александр Владимирович Артамонов

Отдел промышленной экологии и фтористых солей, АО «Научно исследовательский институт по удобрениям и инсектофунгицидам имени профессора Я.В. Самойлова», АО «НИУИФ», Северное шоссе, 75, г. Череповец, Вологодская обл., Российская Федерация, 162622 E-mail: AArtamonov@phosagro.ru

Дарья Николаевна Смирнова, Николай Николаевич Смирнов*, Александр Павлович Ильин Кафедра технологии неорганических веществ, Ивановский государственный химико-технологический университет, просп. Шереметевский, 7, Иваново, Российская Федерация, 153000 E-mail: nnsmi@mail.ru*

В основе производства экстракционной фосфорной кислоты лежат два одновременно протекающих процесса: растворение фосфатного сырья в смеси серной и фосфорной (образующейся в процессе) кислот и кристаллизация сульфата кальция (фосфогипса). Фосфогипс является неизбежным многотоннажным и весьма обременительным отходом при сернокислотной переработке апатита, который представляет интерес уже не только как источник строительного гипса, но и как альтернативное редкоземельное сырье, не обладающее природной активностью и содержащее в себе редкоземельные элементы как цериевой, так и иттриевой групп. В качестве сырья для получения редкоземельных элементов использован сульфат кальция трех видов: фосфогипс со шламонако-пителя, фосфополугидрат сульфата кальция и фосфодигидрат сульфата кальция с карусельного фильтра производства экстракционной фосфорной кислоты на ОАО «ФосАгро-Череповец». Рассмотрено извлечение редкоземельных элементов из фосфогипса со шламо-накопителя методом выщелачивания (перколяции) неорганическими кислотами с последующей сорбцией на катионообменных смолах. В качестве адсорбента для извлечения РЗЭ из растворов выщелачивания применен катионит «Purolite» С-150. Найдена статическая обменная емкость катионита - емкость смолы при достижении равновесия с раствором определенного объема и состава. Статическая емкость катионита по редкоземельным элементам составляет 1,57 %, что говорит о хорошей поглощающей способности. Десорбцию редкоземельных элементов с катионита проводят раствором аммиачной селитры. Установлено, что оптимальным раствором для выщелачивания является серная кислота концентрацией 5 мас.%. Степень извлечения редкоземельных элементов из фосфогипса серной кислотой составляет порядка 82%.

Ключевые слова: фосфорная кислота, фосфогипс, редкоземельные элементы, извлечение, выщелачивание, перколяция, адсорбент, смола

EXTRACTION OF RARE EARTH ELEMENTS FROM SOLID WASTE OF PRODUCTION OF PHOSPHORIC ACID FOLLOWED BY SORPTION ON CATION EXCHANGE RESINS

A.V. Artamonov, D.N. Smirnova, N.N. Smirnov, A.P. Ilyin

Aleksandr V. Artamonov

Department of industrial Ecology and Fluorides, The Research Institute for Fertilizers and Insectofungicides, Severnoe shosse, 75, Cherepovets, Vologda region, 162622, Russia E-mail AArtamonov@phosagro.ru

Daria N. Smirnova, Nicolay N. Smirnov, Aleksandr P. Ilyin

Department of Inorganic Substances Technology, Ivanovo State University of Chemistry and Technology, Sheremetievskiy ave., 7, Ivanovo, 153000, Russia E-mail: nnsmi@mail.ru

The basis of production of extraction phosphoric acid is two simultaneous processes: dissolving phosphate raw material in a mixture of sulfuric and phosphoric (formed in the process) acids and crystallization of calcium sulfate (phosphogypsum). Phosphogypsum is an inevitable large-tonnage and cumbersome waste at sulfuric acid processing of apatite, which is of interest not only as a source of building gypsum, but also as an alternative rare earth raw material does not have a natural activity and containing rare-earth elements as a cerium and yttrium groups. As a raw material for the production of rare earth elements, calcium sulfate of three types has been used: phosphogypsum from a sludge accumulator, calcium phosphate phospho-hemihydrate and calcium sulfate phosphate dihydrate from a carousel filter produced by extraction phosphoric acid at JSC "PhosAgro-Cherepovets". The extraction of rare-earth elements from phosphogypsum from a sludge accumulator by leaching (percolation) with inorganic acids with subsequent sorption on cation-exchange resins is considered. As an adsorbent for extracting REEfrom leach solutions, cationite "Purolite" S-150 is used. A static exchange capacitance of cation exchanger is found that is the capacity of the resin when equilibrium is reached with a solution of a certain volume and composition. The static capacity of cation exchanger for rare-earth elements is 1.57%, which indicates a good absorbing capacity. Desorption of rare-earth elements from the cation exchanger is carried out with a solution of ammonium nitrate. The optimal solution for leaching was found to be sulfuric acid with a concentration of 5% by weight. The degree of extraction of rare-earth elements from phosphogypsum with sulfuric acid is about 82%.

Key words: phosphoric acid, phosphogypsum, rare earth elements, extraction, leaching, percolation, adsorbent, resin

Для цитирования:

Артамонов А.В., Смирнова Д.Н., Смирнов Н.Н., Ильин А.П. Извлечение редкоземельных элементов из твердых отходов производства фосфорной кислоты с последующей сорбцией на катионообменных смолах. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2017. Т. 60. Вып. 10. С. 87-93 For citation:

Artamonov A.V., Smirnova D.N., Smirnov N.N., Ilyin A.P. Extraction of rare earth elements from solid waste of production of phosphoric acid followed by sorption on cation exchange resins. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol. 2017. V. 60. N 10. P. 87-93

ВВЕДЕНИЕ

Сырьем для промышленности редкоземельных элементов (РЗЭ) может оказаться в настоящее время апатитовый концентрат и продукты его переработки: в первую очередь экстракционная фосфорная кислота (ЭФК) и фосфогипс. В основе производства экстракционной фосфорной кислоты лежат два одновременно протекающих процесса:

растворение фосфатного сырья в смеси серной и фосфорной (образующейся в процессе) кислот и кристаллизация сульфата кальция (фосфогипса).

Образующиеся в качестве побочных продуктов дигидрат или полугидрат сульфата кальция в связи с содержанием в них примесей Р2О5 (неразло-женного фосфата, недоотмытой фосфорной кислоты, сокристаллизованного Р2О5 и воды) называют

соответственно фосфогипс или фосфополугидрат (ФПГ) или фосфодигидрат (ФДГ) сульфата кальция.

Фосфогипс является неизбежным многотоннажным и весьма обременительным отходом при сернокислотной переработке апатита. Так при производстве фосфорных удобрений на одну тонну фосфорной кислоты (100% Н3РО4) образуется до трех тонн фосфогипса, который, в настоящее время, преимущественно из-за нерентабельности, используется крайне мало. На отдельных предприятиях минеральных удобрений скопились огромные отвалы фосфогипса. На ОАО «ФосАгро-Чере-повец» около 50 млн. т, на ОАО «Фосфорит» (г. Кингисепп) - 30 млн. т, на ООО «Балаковские минеральные удобрения» - 30 млн. т и т.д. Всего в России в настоящее время скопилось в отвалах около 300-350 млн. т фосфогипса, которые негативно влияют на окружающую среду прилегающих к заводам территорий.

В настоящее время, когда в значительной

мере истощились запасы природного гипса, фосфо-гипс представляет интерес уже не только как источник строительного гипса, но и как альтернативное редкоземельное сырье: легкодоступное, имеющее практически нулевую стоимость, не обладающее природной активностью и содержащее в себе РЗЭ как цериевой, так и иттриевой групп [1, 2].

МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТА

В качестве сырья для получения редкоземельных элементов использовали сульфат кальция трех видов: фосфогипс со шламонакопителя, фос-фополугидрат сульфата кальция и фосфодигидрат сульфата кальция с карусельного фильтра производства экстракционной фосфорной кислоты на ОАО «ФосАгро-Череповец». Фосфогипсы перед началом исследования были подвержены количественному химическому анализу, результаты которого приведены в табл. 1. Для эксперимента выбран фосфогипс, взятый со шламонакопителя.

Таблица 1

Количественный химический анализ фосфогипса

Наименование показателя, Фосфогипс Фосфополугидрат Фосфодигидрат

концентрация (мас.%) со шламонакопителя сульфата кальция сульфата кальция

1 2 3 4

Сульфаты (БОэ), 54,4 54,8 54,8

Оксид алюминия (А12О3) 0,20 0,072 0,020

Оксид бора (В2О3), 0,0092 0,0016 0,00064

Кадмий (Сё) 0,00032 <0,00003 <0,00003

Кобальт (Со) - <0,00003 <0,00003

Хром (Сг) 0,0020 0,00022 0,0002

Медь (Си) 0,0014 0,0017 0,0016

Оксид железа (Ге2О3) 0,025 0,0077 0,0089

Оксид калия (К2О) 0,055 0,024 0,024

Оксид магния (МдО) 0,17 0,011 0,010

Марганец (Мп) 0,0012 0,00080 0,00070

Молибден (Мо) 0,00016 0,00012 0,00011

Оксид натрия (№2О) 0,27 0,012 0,010

Никель (N1) 0,00016 0,00003 <0,00003

Свинец(РЬ) 0,00098 0,00050 0,00043

Оксид стронция (БгО) 2,04 0,39 0,57

Ванадий (V) - <0,00003 <0,00003

Цинк (2п) 0,0018 0,00091 0,0012

Оксид церия (СеО2) 0,27 0,10 0,019

Оксид диспрозия (Бу2О3) 0,0042 0,0022 0,0021

Оксид европия (Еи2О3) 0,0023 0,0012 0,0010

Оксид гадолиния (Оё2О3) - 0,0017 <0,00003

Оксид лантана (Ьа2О3) 0,17 0,085 0,088

Оксид неодима (Ш2О3) 0,12 0,031 0,030

Оксид празеодима (РГ2О3) 0,018 0,029 0,027

Оксид самария (Бш2О3) - 0,0052 0,0052

Оксид тербия (ТЬ2О3) 0,0014 0,00058 0,00058

Оксид иттрия (У2О3) 0,016 0,0065 0,0066

Оксид титана (ТЮ2) 0,014±0,3 <0,009 0,045 ± 0,005

£РЗЭ, мас.% 0,60 0,26 0,18

Лабораторная установка для извлечения РЗЭ состоит из бутыли и стеклянной колонки внутренним диаметром (35,0±1,0) мм и высотой 300 мм. В нижнюю часть колонки впаян фильтр типа ФКН ПОР 250 ХС по ГОСТ 25336 или другое фильтрующее устройство, устойчивое к действию сильных кислот, не пропускающее частицы фосфогипса и обладающее малым сопротивлением фильтрации. Колонка соединена с бутылью с помощью стеклянной трубки и резинового шланга с винтовым зажимом. Из бутыли рабочий раствор кислоты подают в колонку для выщелачивания РЗЭ из фосфогипса. Скорость подачи кислого раствора регулируют краном. Скорость фильтрования кислоты через слой фосфогипса можно регулировать за счет поддержания высоты столба жидкости над слоем осадка. При этом необходимо следить за целостностью слоя и не допускать его размывания потоком кислоты или нарушения структуры за счет вытеснения воды более плотным рабочим раствором. По мере протекания процесса отбирают пробы жидкости после колонки. Отобранные пробы кислоты анализируются на содержание в них ЕРЗЭ (в пересчете на оксиды редкоземельных элементов) фотоколориметрическим методом, основанным на измерении оптической плотности окрашенных в красно-фиолетовый цвет растворов, получаемых при взаимодействии РЗЭ с арсеназо III в тартрат-ной среде при рН = 3.

По окончании опыта отмывают фосфогипс от кислоты. Качество отмывки контролируют по рН раствора на выходе из колонки. Отмывку следует считать законченной при превышении значения рН в воде после колонки более 3,0. Для контроля полноты отмывки РЗЭ из фосфогипса отбирают пробу твердого осадка из колонки и анализируют ее на ЕРЗЭ.

В качестве адсорбента для извлечения РЗЭ из растворов выщелачивания применяют катионит «Purolite» С-150 [3].

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Экстрагенты, применяющиеся для извлечения и разделения металлов, должны удовлетворять ряду физико-химических, технологических и экономических требований. Экстрагент должен иметь хорошую экстрагирующую способность и избирательность. Вещество наиболее полно экстрагируется, когда энергия взаимодействия вещества с экс-трагентом велика. Также экстрагент должен легко регенерироваться, иметь плотность, отличную от плотности воды, малую вязкость, быть относительно нелетучим и дешевым.

Поскольку редкоземельные элементы достаточно хорошо растворимы в сильных минеральных кислотах при рН менее 1,8, то они могут быть извлечены из фосфогипса растворами серной, соляной или азотной кислот [4].

Выщелачивание РЗЭ проводим методом перколяции. Перколяция - технологический процесс фильтрования жидкости через неподвижный слой твердого вещества (выщелачивание просачиванием) с целью извлечения металла (его химических соединений) или его очистки от примесей [5].

Процесс выщелачивания состоит из трех

стадий:

- подвода реагирующих веществ к твердой поверхности;

- химическая реакция;

- отвод растворимых продуктов реакции в раствор.

Реакции процесса выщелачивания имеют следующий вид:

ТЯ2(804)з(тв) + Н2804 ^ ТЯ2(804)з(раствор) + Н2О; (1) ТИР04(тв) + Ш804 ^ ТЯ2Р04(раствор) + Н2О. (2)

Дальнейшее извлечение редкоземельных элементов ведут методом осаждения по реакциям: ТЯ2(804)з(раствор) + №0Н ^ ТЯ(0Н)з| + Н20; (3) ТЯ2(804)з(раствор) + (№)2С0з ^ ТЯ2(С0з)з| +

+С02Т + СаС0з | + Ме(0Н)4. (4)

Чаще всего выщелачивание протекает в диффузионной области, т.е. скорость процесса контролируют первая и третья стадии. 0днако, возможен кинетический режим, при котором самой медленной стадией является химическая реакция, а также смешанный диффузионно-кинетический режим.

При выщелачивании РЗЭ из сульфата кальция методом перколяции рабочий раствор фильтруют через плотный слой фосфогипса. При контакте раствора с твердым веществом происходит растворение РЗЭ и выход его в жидкую фазу. При таком выщелачивании удается добиться более полного извлечения, поскольку время контакта достаточно большое, а объем жидкости невелик, все это приводит к значительному концентрированию раствора.

Выщелачивание проводят раствором серной кислоты концентрацией 20;10;5;з мас.%. Данные по извлечению редкоземельных элементов из фосфогипса серной кислотой представлены на рис. 1.

По виду полученных кривых можно сделать вывод, что концентрация суммы редкоземельных элементов при выщелачивании растворами Ш804 увеличивается при уменьшении концентрации кислоты.

Относительный объем. V/Vc Рис. 1. Зависимость концентрации суммы редкоземельных элементов в рабочем растворе от относительного объема кислоты, прошедшей через слой фосфогипса. 1 - Серная кислота

концентрацией 3 мас.%, 2 - серная кислота концентрацией 5 мас.%, 3 - серная кислота концентрацией 10 мас.%, 4 - серная кислота концентрацией 20 мас.% Fig. 1. The concentration dependence of the sum of rare earth elements in the working solution, on the relative volume of acid passed through a layer of phosphogypsum. 1- sulfuric acid with the concentration of 3 weight%, 2 -sulfuric acid with the concentration of 5 weight%, 3 - sulfuric acid with the concentration of 10 weight%, 4 - sulfuric acid with the concentration of 20 weight%

Максимальная концентрация ЕРЗЭ достигается после пропускания через слой фосфогипса первого относительного объема кислоты. Спад концентрации РЗЭ в растворе выщелачивания начинается при пропускании через слой фосфогипса 3-4 объема кислоты. Поскольку кривые имеют устоявшийся вид, можно сделать предположение о том, что меха-

низм извлечения редкоземельных элементов один и тот же для растворов выщелачивания разных концентраций.

Оптимальным раствором для выщелачивания, как видно из графика, является серная кислота концентрацией 5 мас.%, что говорит о высокой растворимости сульфатов РЗЭ в данном растворе. Дальнейшее разбавление кислоты нецелесообразно, поскольку степень извлечения РЗЭ резко падает.

Таблица 2

Степень извлечения редкоземельных элементов из

$oc$oranca

Table 2. The degree of extraction of rare earth elements _from phosphogypsum_

Концентрация ЕРЗЭ в пробе, % Степень извлечения РЗЭ, % (по твердому)

в исходном фосфогипсе после опыта

0,60 - -

0,60 0,16 (извлечение РЗЭ 20 мас.% H2SO4) 73,33

0,60 0,14 (извлечение РЗЭ 10 мас.% H2SO4) 76,67

0,60 0,11 (извлечение РЗЭ 5 мас.% H2SO4) 81,67

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

0,60 0,20 (извлечение РЗЭ 3 мас.% H2SO4) 66,67

Для контроля полноты извлечения редкоземельных элементов из фосфогипса, отбирают пробу твердого осадка из колонки и анализируют ее на концентрацию ЕРЗЭ. На основании полученных данных рассчитывают степень извлечения редкоземельных элементов из фосфогипса (табл. 2).

Таблица 3

Состав концентратов, полученных методом осаждения

Наименование показателя, концентрация (мас.%) Концентрат 1 Осадитель карбонат аммония Концентрат 2 Осадитель гидрат аммиака

Оксид кальция (СаО) 15,1 14,2

Оксид титана (ТЮ2) 0,015 0,023

Сульфаты (БО3) 1,50 3,8

Оксид железа (Ре2О3) 0,062 0,12

Оксид алюминия (А12О3) 0,61 0,89

Оксид церия (СеО2) 0,98 2,89

Оксид диспрозия (Бу2О3) 0,015 0,031

Оксид европия (ЕЩО3) 0,0091 0,020

Оксид гадолиния (Оё2О3) 0,0002 0,0002

Оксид лантана (Ьа2О3) 0,60 1,21

Оксид неодима (Ш2О3) 0,55 1,16

Оксид празеодима (РГ2О3) 0,066 0,14

Оксид самария (Бш2О3) 0,0002 0,0002

Оксид тербия (ТЬ2О3) 0,0061 0,013

Оксид иттрия (У2О3) 0,062 0,15

ЕРЗЭ расчетная, мас.% 2,3 5,6

Из полученных растворов выщелачивания выделим концентраты лантаноидов. Для этого рассмотрим 2 метода:

- осаждение растворов выщелачивания карбонатом аммония и гидратом аммиака;

- сорбция растворов выщелачивания на ка-тионообменной смоле с последующим осаждением. В исследовании использовалась смола «РигоШе» С-150, зарекомендовавшая себя в производстве редкоземельных элементов.

В результате осаждения растворами (КЩ)2С0з и КНз'Ш0 получены концентраты РЗЭ, составы которых представлены в табл. з.

Полученные после экспериментов кислые растворы могут содержать до 40 г/дмз РЗЭ в пересчете на оксиды. Невысокая кислотность растворов выщелачивания позволяет использовать сорбцию на катионообменных смолах для извлечения и обогащения РЗЭ.

Наиболее важный показатель катионита, участвующего в сорбции РЗЭ - его обменная емкость. В первом приближении можно считать, что переход ионов из раствора в смолу, осуществляется лишь путем обмена на эквивалентное количество противоионов смолы. Перед началом выделения концентрата лантаноидов методом сорбции была найдена статическая (равновесная) обменная емкость катионита - емкость смолы при достижении равновесия в статических условиях с раствором определенного объема и состава. Статическая емкость катионита по редкоземельным элементам составляет 1,57 %. Это говорит о хорошей поглощающей способности катионита. Десорбцию РЗЭ с катионита проводят раствором аммиачной селитры концентрацией 600 г/дмз. Данные по регенерации катионита представлены в табл. 4. Кривые элюиро-вания редкоземельных элементов с «РигоШе» С-150 приведены на рис. 2.

Таблица 4 Данные по регенерации катионита

Table 4. Data for the regeneration of cation exchanger

Регенерация катионита (выщелачивание РЗЭ серной кислотой)

Объем пропущенного элюата Оптическая плотность раствора 2РЗЭ, г/дм3

0 0 0

0,1 0,110 0,75

0,2 0,107 0,64

0,3 0,095 0,50

0,4 0,070 0,30

0,5 0,009 0,06

0,6 0,003 0,02

0,9

m 3 2

0,8

u

3 я 0,7 2 E

fa '

§ ¡a 0,3

jr »>

£ S 0,2

b*H fV)

I 0,1

V

^ 0

0 0,2 0,4 0,6 0,8 Объем пропущенного элюата, дм3

Рис. 2. Кривые элюирования редкоземельных элементов с «Purolite» C-150 (регенерация катионита (выщелачивание

РЗЭ серно кислотой)) Fig. 2. Curves of elution of rare earth elements with «Purolite» C-150 (regeneration of cation exchanger (leaching of REE with sulfuric acid))

Скорость отмывки катионита и концентрация РЗЭ максимальна при прохождении через слой сорбента 0,1 дм3 элюата. Далее идет постепенный спад концентрации ЕРЗЭ. В табл. 5 приведен состав концентрата, полученного методом сорбции.

Таблица 5

Состав концентрата, полученного методом сорбции

Table 5. Composition of the concentrate obtained _by sorption_

Наименование показателя, Концентрат 3 десорбция РЗЭ с катионита

концентрация (мас.%)

Оксид кальция (СаО) 0,015

Оксид титана (ТЮ2) 0,0010

Оксид железа (Ге20з) 0,026

Оксид алюминия (А120з) 0,16

Оксид церия (СеО2) 0,071

Оксид диспрозия (Бу2Оз) 0,004

Оксид европия (Би2Оз) 0,0022

Оксид гадолиния (Оё2Оз) 0,0058

Оксид лантана (Ьа20з) 0,021

Оксид неодима (Ш20з) 0,028

Оксид празеодима (Рг20з) 0,091

Оксид самария (Бш20з) 0,082

Оксид тербия (ТЬ2Оз) -

Оксид иттрия (У20з) 0,017

ЕРЗЭ расчетная, мас.% 7,51

По полученным данным можно судить о преимуществе сорбционного метода получения концентратов РЗЭ из растворов выщелачивания серной кислотой.

ВЫВОД

Фосфогипс рассматривается как альтернативное сырье для промышленности редкоземельных элементов, легкодоступное, имеющее практически нулевую стоимость, не обладающее природной активностью и содержащее в себе РЗЭ легкой и среднетяжелой групп.

Извлечение редкоземельных элементов проводилось методом перколяции растворами сер-

ЛИТЕРАТУРА

ной кислоты различной концентрации с последующей сорбцией на катионообменной смоле. Оптимальная концентрация раствора выщелачивания -5 мас.% раствор ШБО^ Степень извлечения редкоземельных элементов из фосфогипса серной кислотой составляет порядка 82%.

Получены концентраты редкоземельных элементов из растворов выщелачивания методом осаждения и сорбцией на катионообменной смоле.

REFERENCE S

Kosynkin V.D., Glebov V.A. The revival of the Russian production of rare earth metals - the most important task of the Russian economy. Proceedings of the 3rd International Conference "Functional Nanomaterials and High-Purity Substances." Apatity. 2013. P. 15-21 (in Russian). Meshcheryakov Yu.G., Fedorov S.V. Industrial processing of phosphogypsum. SPb.: Stroyizdat. 2007. 104 p. (in Russian). Specifications of cation exchangers [electronic resource]. Access: http://wwtec.ru/htm.

Shestakov S.V., Kozyrev A.B. Complex processing of phos-phogypsum dumps to produce a rare earth concentrate. Proceedings of the 2nd Russian Conference with international participation "New Approaches in chemical technology of mineral raw materials" Application of extraction and adsorption. SPb. 2013. P. 175-177 (in Russian). Lokshin E.P., Ivlev K.G., Tareeva O.A. The leaching of lanthanides from phosphohemihydrate with sulfuric acid solutions of increased concentration. Dep. In VINITI 30.05.2005. N 774-V2005. 11 p. (in Russian).

1. Косынкин В. Д., Глебов В. А. Возрождение российского 1. производства редкоземельных металлов - важнейшая задача российской экономики. Материалы 3-й Международной конференции «Функциональные наноматериалы

и высокочистые вещества». Апатиты. 2013. C. 15-21.

2. Мещеряков Ю.Г., Федоров С.В. Промышленная пере- 2. работка фосфогипса. СПб.: Стройиздат. 2007. 104 с.

3. Технические характеристики катионитов [Электронный 3. ресурс]. Режим доступа: http://wwtec.ru/htm.

4. Шестаков С.В., Козырев А.Б. Комплексная перера- 4. ботка отвалов фосфогипса с получением редкоземельного концентрата. Материалы 2-ой Российской конференции с международным участием «Новые подходы в химической технологии минерального сырья» Применение экстракции и сорбции. СПб. 2013 С. 175-177.

5. Локшин Э.П., Ивлев К.Г., Тареева О.А. Выщелачива- 5. ние лантаноидов из фосфополугидрата сернокислыми растворами повышенной концентрации. Деп. В ВИНИТИ 30.05.2005. № 774-В2005. 11 с.

Поступила в редакцию 25.05.2017 Принята к опубликованию 07.09.2017

Received 25.05.2017 Accepted 07.09.2017

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.