CC BY
76
Таким образом, разрабатываемые технологические схемы должны включать следующие операции:
• кислотное разложение целевых минералов концентрата в присутствии сульфокатионита;
• выделение сорбента из пульпы, разделение пульпы на неразложившийся остаток и маточный раствор;
• десорбцию сорбированных катионов концентрированными растворами солей аммония или щелочных металлов с получением элюата и регенерацией сорбента;
• переработку элюата нейтрализацией с осаждением в одну или несколько твёрдых фаз сорбированных катионов металлов и регенерацией использующегося для десорбции раствора; низкая кислотность элюатов обеспечивает минимальный расход используемых для нейтрализации реагентов;
• при необходимости конверсию сорбента в используемую для кислотного разложения минералов катионную форму;
• кондиционирование получаемого при переработке концентрата маточного раствора для использования в обороте, а при невозможности использования в обороте его утилизацию.
Исследования по разработке технологий, результаты которых частично сообщаются в отдельных докладах, подтверждают несомненную перспективность предложенного метода. Он ляжет в основу ряда объединённых единым подходом новых гидрохимических технологий, обеспечивающих качественное повышение эффективности переработки многих видов минерального сырья, позволит значительно ускорить и удешевить разработку конкретных технологических решений.
Литература
1. Локшин Э. П., Тареева О. А. Разработка технологий извлечения редкоземельных элементов при сернокислотной переработке хибинского апатитового концентрата на минеральные удобрения. Апатиты: КНЦ РАН, 2015. 268 с.
2. Локшин Э. П., Тареева О. А., Елизарова И. Р. О сорбционном извлечении редкоземельных элементов при азотнокислотной переработке хибинского апатитового концентрата // ЖПХ. 2016. Т. 89, № 4. С. 453-460.
3. Локшин Э. П., Тареева О. А., Елизарова И. Р. Выделение редкоземельных элементов из растворов аммонийных солей // Химическая технология. 2014. № 4. С. 222-226 = LokshinE. P., Tareeva O. A. and Elizarova I. R. Isolation of Rare Earth Elements from Ammonium Salts Solutions // Theoretical Foundations of Chemical Engineering. 2015. Vol. 49, no. 4. P. 555-559. DOI 10.1134/S0040559515040144.
Сведения об авторе Локшин Эфроим Пинхусович
доктор технических наук, Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И. В. Тананаева ФИЦ КНЦ РАН, г. Апатиты, Россия lokshin. ep@gmail.com
Lokshin Efroim Pinhusovich
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 lokshin.ep@gmail.com
DOI: 10.25702/KSC.2307-5252.2018.9.1.159-165 УДК 622.36'368 : 66.081 : 622'15'364.1
РАЗДЕЛЕНИЕ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ И ТОРИЯ
ПРИ СОРБЦИОННОЙ КОНВЕРСИИ ФОСФАТНОГО РЕДКОЗЕМЕЛЬНОГО КОНЦЕНТРАТА Э. П. Локшин, О. А. Тареева, И. Р. Елизарова
Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И. В. Тананаева ФИЦ КНЦ РАН, г. Апатиты, Россия
Аннотация
Разработаны два метода проведения процесса сорбционной конверсии фосфатного редкоземельного концентрата, обеспечивающие отделение редкоземельных элементов от фосфора, тория и значительной части титана, алюминия, железа. Они исключают получение радиоактивных отходов с повышенным содержанием тория. Ключевые слова:
редкоземельные элементы, торий, разделение, сорбция.
SEPARATION OF RARE-EARTH ELEMENTS AND THORIUM BY SORPTION CONVERSION OF RARE-EARTH PHOSPHATE CONCENTRATE
E. P. Lokshin, О. А Tareeva, I. R. Elizarova
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
Two techniques have been developed for realization of sorption conversion of phosphate rare earth
concentrate, that ensure separation of rare-earth elements from phosphorus, thorium and significant
part of titanium, aluminium and iron. This techniques exclude the production of radioactive wastes with
increased content of thorium. Keywords:
rare earth elements, thorium, separation, sorption.
При выделении редкоземельных элементов (РЗЭ) в виде фосфатного концентрата при азотнокислотной переработке хибинского апатитового концентрата в него попадает практически весь содержащийся в апатите торий, при этом содержание ThO2 относительно суммы оксидов РЗЭ (ZTr2O3) составляет 0,24-0,27 мас. %.
Для отделения фосфора предлагался ряд подходов. Наиболее развит метод, основанный на растворении концентрата в 56-58 мас. % HNO3, содержащей добавку Н2О2. В раствор переходит до 98,4 % РЗЭ при расходе на разложение 1 кг сухого концентрата 1,4 ± 0,06 кг HNO3 и 0,175 кг 30 мас. % Н2О2 [1]. Вместе с РЗЭ растворяется торий, поэтому необходимо его последующее отделение.
Из фтор-фосфатного концентрата, осаждавшегося при введении фторид-иона в экстракционную фосфорную кислоту, фосфор, фтор и значительная часть примесных катионов отделялись от РЗЭ методом сорбционной конверсии в сернокислой среде [2]. При этом РЗЭ и торий количественно поглощались сульфокатионитом, а фосфор и фтор попадали в маточный сульфатный раствор. Торий из сульфокатионита избирательно десорбируется низко концентрированным раствором H2SO4 [2], но утилизация сульфатного торийсодержащего раствора при азотнокислотной переработке апатитового концентрата невозможна.
При сорбционной конверсии в 2 мас. %-м растворе HNO3 достигалось эффективное отделение фосфора и фтора, а торий и РЗЭ количественно попадали в сорбент [2]. Концентрированными растворами NH4NO3 или HNO3 десорбируются только РЗЭ [3]. Этот метод разделения РЗЭ и тория бесперспективен, так как сорбент быстро становится радиоактивным материалом [4].
Нами разработаны два метода проведения сорбционной конверсии фосфатного концентрата РЗЭ, обеспечивающие отделение РЗЭ не только от фосфора, но и тория.
Прежде показано, что растворимость фторида тория в растворах 3-4 мас. % H2SO4 значительно меньше, чем фторидов РЗЭ [2]. При разработке первого метода допустили, что эта закономерность сохраняется и в низко концентрированных азотнокислых растворах. Тогда можно ожидать, что при введении в азотнокислый раствор фторид-иона существуют условия, при которых РЗЭ будут поглощаться сорбентом, а торий накапливаться в маточной пульпе.
Анализ продуктов осуществляли масс-спектрометрическим методом (масс-спектрометр "ICP-MS", Perkin Elmer, США), фтор определяли потенциометрическим, фосфор-фотоколориметрическим методами.
В качестве источника фторид-иона исследовали NаF, NH4F, NH4HF2, HF. Процесс проводили в течение 2 ч при непрерывном перемешивании и температуре 80 0С в растворах, содержавших 1-2,5 мас. % HNO3. Отношение массы концентрата к объёмам кислотного раствора и сорбента равнялось 1 : 10 : 6. В зависимости от концентрации HNO3 (CHN0 ) её расход оставлял 21,6-54 % от теоретически необходимого для образования
нитратов металлическими катионами концентрата. Использовали сульфокатионит КУ-2-8чС (Н+-форма) в количестве, позволявшем сорбировать 85 % содержавшихся в концентрате катионов РЗЭ, щелочных, щелочноземельных металлов, алюминия, титана и железа(Ш). При этом учитывали, что:
• сорбция РЗЭ из низко концентрированных азотнокислых растворов проходит значительно эффективнее, чем сорбция многих примесей [2];
• при введении некоторых содержащих фтор-ион соединений в растворе увеличивается концентрация катионов аммония или натрия, конкурирующих при сорбции с переходящими в раствор из концентрата катионами металлов;
• в процессе сорбционной конверсии в растворе образуется Н3РО4, концентрация которой в условиях эксперимента при полном разложении концентрата могла достигать ~ 3,3 мас. %.
Состав исходного концентрата (мас. %): 12,21 ZT2O3; 0,15 Ме2О; 3,76 NH4+; 0,04 MgO; 5,70 CaO; 0,59 SrO; 2,09 Al2O3; 0,85 TiO2; 3,52 Fe2O3; 1,03 SiO2; 0,0294 ThO2; 110-4 UO2; 31,84 PO43 и 1,55 F. Вклад урана в общую радиоактивность ~ 1 %. В таблицах 1 и 2 приведены основные экспериментальные данные. Расход фторид -иона приведён на 1 кг концентрата.
Влияние условий проведения сорбционной конверсии на извлечение в сорбент РЗЭ (еТг), тория (еть)
и величину Аэфф. суммы оксидов РЗЭ
Опыт Раствор Сорбент
введено Р-, г Ссоединен ие С , мас. % С +, моль-л-1 С +, моль-л-1 Г, 0С 8 Тг , отн. % 8ТИ , отн. % 8Тг ^ 8ТИ А эфф., КБккг-1
1 25 МаР 2 0,21 0,13 80 97,7 53,7 1,82 3,59
2 50 МаР 2 0,21 0,26 80 95,5 45,9 2,08 3,32
3 75 МаР 2 0,21 0,39 80 93,1 22,4 4,16 1,61
4 100 МаР 2 0,21 0,53 80 82,9 15,0 5,53 1,21
5 125 МаР 2 0,21 0,66 80 67,6 3,1 21,8 0,31
6 125 МаР 2,5 0,21 0,66 80 75,1 26,8 2,80 2,38
7 50 ^Р 1 0,47 - 80 70,2 24,5 2,86 2,3
8 75 МН4Р 1 0,60 - 80 70,8 25,5 2,78 2,4
9 75 МН4Р 2 0,60 - 20 64,3 31,2 2,06 3,24
10 75 МН4Р 2,5 0,60 - 20 66,2 35,4 1,87 3,57
11 75 МН4Р 2 0,60 - 80 82,8 30,6 2,70 2,46
12 100 МН4Р 2,5 0,74 - 80 81,6 28,6 2,85 2,32
13 125 МН4Р 2,5 0,87 - 80 68,0 12,9 5,27 1,27
14 100 1 0,47 - 80 92,7 5,4 17,2 0,39
15 125 1 0,54 - 80 88,1 1,4 62,9 0,11
16 100 НР 1 0,21 - 80 95,7 3,0 31,9 0,21
17 125 НР 1 0,21 - 80 91,8 1,7 54,0 0,12
Таблица 2
Извлечение примесных катионов в сорбент
Опыт Извлечение, отн.%
№ К Мм Са А1 Т1 Ре и
1 67,9 22,6 75,6 94,1 56,8 39,3 73,6 Не анал.
2 72,3 22,6 71,7 93,9 52,3 37,6 70,7 Не анал.
3 67,3 22,3 31,2 90,4 50,5 26,1 59,4 Не анал.
4 56,4 22,3 27,2 91,4 47,8 30,0 65,3 Не анал.
5 67,2 61,3 14,6 88,2 43,4 28,1 55,4 Не анал.
6 69,8 3,2 58,5 86,7 38,3 36,1 59,4 70,0
7 8,3 22,6 0,7 88,5 60,2 13,8 81,3 65,0
8 37,4 30,0 4,9 91,9 63,8 35,0 84,3 65,0
9 6,0 6,8 53,7 81,1 32,1 20,5 41,2 60,0
10 14,4 6,5 54,8 81,1 36,6 30,3 51,9 60,0
11 13,4 23,2 54,6 88,6 45,0 31,6 72,7 71,0
12 13,1 1,0 48,0 88,8 40,2 32,1 69,3 68,0
13 12,7 15,2 34,9 85,9 36,4 22,5 65,9 65,0
14 6,0 3,2 51,2 92,8 42,6 66,0 73,6 Не анал.
15 6,0 3,2 51,2 90,9 37,8 63,7 73,6 Не анал.
16 6,0 3,2 56,1 92,8 47,4 23,9 72,2 Не анал.
17 6,0 3,2 51,2 93,9 42,6 23,9 74,7 Не анал.
Из данных таблиц 1, 2 следует, что при оптимальной кислотности раствора введение в азотнокислый раствор фтор-иона в виде МаР принципиально позволяет эффективно отделить торий от РЗЭ (см. опыт 5), но при необходимой степени отделения тория извлечение РЗЭ в сорбент недостаточно. Введение МаР мало влияло на извлечение в сорбент кальция, но снижало извлечение фторакцепторных примесей алюминия, титана и железа, что объясняется образованием анионных фторсодержащих комплексов этих элементов. При небольшом повышении кислотности (сравни опыты 5 и 6) эффективность разделения РЗЭ и тория резко снижалась.
При использовании МИ^ (опыты 7-13) из-за конкуренции дополнительно введённых катионов МН4+ снижались поглощение сорбентом натрия и калия и концентрация РЗЭ. При увеличении расхода фторид-иона до 125 г переход в сорбент тория уменьшился в 2,5 раза, а РЗЭ примерно на 14 %, т. е. относительное содержание тория снижалось, но необходимая эффективность разделения РЗЭ и тория не достигалась. Как и при отсутствии
содержащих фтор-ион добавок, уменьшение температуры с 80 до 20 0С затрудняло процесс сорбционной конверсии и ухудшало эффективность разделения РЗЭ и тория.
Высокая эффективность отделения тория при приемлемой степени конверсии была достигнута при Сшо
= 1 мас. % и использовании МН4НР2 (опыт 14), особенно НБ (опыт 16). Заметного отличия в сорбции разных РЗЭ не наблюдалось. Содержание суммы оксидов РЗЭ составляло 17,9-19,5 г в 1 л сорбента, т. е. их десорбция концентрированным раствором МЫИ4М03 не проблематична. В производстве по азотнокислотной переработке апатитового концентрата регенерация сорбента из МЫН4+- в Н+-форму, а также утилизация маточной пульпы, содержащей около 40 гл-1 Н3РО4 и ~ 0,003 мас. % ТЬ, не представляют трудностей. Недостатком метода является большой расход достаточно дорогих фтористых соединений.
Во втором методе использовано существование тория в фосфорнокислой среде при определённых условиях в несорбируемой форме — аниона или недиссоциированной молекулы. Для исследований использовали химически обогащённые по специально разработанной методике концентраты состава (мас. %): 23,4-25,6 2Тг20з; 0,08-0,10 Ме2О; 0,04-0,05 М^; 3,46-3,56 СаО; 0,58-0,61 8г0; 0,65-0,80 АЪОз; 1,56-1,75 ТЮ2; 5,65-6,32 Бе20з; 0,058-0,064 ТЮ2; (1-2)10-4 Ш2; 34,1-37,3 РО43; 1,44-2,58 Б.
При сорбционной конверсии в растворе 38 мас. % Н3РО4 (расход сорбента 123 % от стехиометрически необходимого, отношение массы редкоземельного концентрата и объёма фосфорнокислого раствора 1 : 15, температура 20 0С) величина еТг /еть составила 4,33 и возросла до 13,3 и 15,8 при введении в раствор фторид-
иона в виде МЫН^ в количестве 15 и 50 г на 1 кг концентрата соответственно. Однако извлечение РЗЭ в сорбент было < 61,6 % из-за низкого извлечения церия, составлявшего лишь 6,8-24,3 %. Увеличение расхода сорбента до 200 % от стехиометрически необходимого приводило к некоторому повышению извлечения всех РЗЭ, кроме церия. Добавка в фосфорнокислый раствор МЫН^ при прочих равных условиях вызывала снижение извлечения в сорбент и РЗЭ, и тория, но эффективность разделения РЗЭ и тория возрастала. Это указывает на образование в содержащих фтор-ион фосфорнокислых растворах фтор-фосфатных комплексов тория.
Предположили, что причиной «аномального» поведения церия являлось его постепенное окисление кислородом воздуха при хранении фосфатного концентрата в воздушной атмосфере. Поэтому в дальнейшем в пульпу добавляли Н2О2 для восстановления Се4+ в Се3+.
Исследовали влияние концентрации Н3РО4 и температуры на эффективность разделения РЗЭ и тория. Условия проведения опытов: расход сорбента в Н+-форме 132 % от стехиометрически необходимого, 30 мас. % раствора Н2О2 650 % от стехиометрически необходимого, Сн „„ 15-38 мас. %, ¥р: V = 1,95 : 1, температура
Н3Р04
20-60 0С, длительность процесса 4 ч. Результаты опытов при 20 0С приведены в таблицах 3-5. Из приведённых в таблицах данных видно, что добавка пероксида водорода обеспечивала переход церия в сорбент и, как следствие, высокую эффективность сорбционной конверсии, постепенно снижавшуюся при увеличении кислотности раствора. Величина еХТг / еть, напротив, при увеличении кислотности раствора возрастала с 2,3 при СНзЮ4 = 15 мас. % до 14,6 при = 38 мас. %.
Таблица 3
Влияние концентрации фосфорной кислоты на извлечение компонентов в сорбент при 20 0С
Опыт С , СН3Р04 ' мас. % Извлечение, отн. %
У Lа Се Рг № 8т Ей
1 15 99,1 99,6 99,4 99,4 99,4 99,0 99,1 99,1
2 20 96,9 99,0 98,7 98,6 98,5 97,3 97,4 97,7
3 25 95,4 98,6 98,0 97,8 97,7 95,9 96,2 96,7
4 38 86,1 95,8 94,1 93,3 92,8 87,7 89,0 90,5
ТЬ Оу Но Ег Тт УЬ Ьи 2Тг
1 15 99,1 99,0 99,0 98,9 98,8 98,6 99,1 99,4
2 20 97,6 97,0 97,2 97,0 97,0 96,3 96,8 98,6
3 25 96,5 95,8 96,0 95,6 95,5 94,4 95,1 97,9
4 38 90,8 89,0 88,9 88,6 87,6 85,5 87,5 93,8
№ К Мм Са 8г А1 Т1 Бе ТЬ и
1 15 80,0 49,9 79,6 84,4 98,6 64,0 1,43 44,0 43,2 26,8
2 20 78,5 47,9 74,0 80,8 97,9 53,7 2,03 16,1 11,5 14,8
3 25 74,5 37,6 68,4 75,3 97,4 48,0 1,90 20,1 9,31 19,1
4 38 83,9 54,1 81,8 86,6 95,8 53,3 1,77 24,3 6,40 30,6
Концентрация компонентов в маточных растворах
Опыт Концентрация, мг-л-1
У203 Lа20з Се203 РГ203 №203 8Ш203 Еи203 ва203
1 2,43 8,72 20,9 2,04 8,46 2,34 0,69 2,20
2 9,89 31,9 77,9 8,61 34,4 8,51 2,45 7,58
3 14,7 50,8 126 13,7 57,7 13,2 3,72 11,4
4 51,4 191 492 53,0 216 46,3 12,5 38,5
ТЬ203 Бу203 Но203 ЕГ203 ТШ203 УЪ203 Ьи203 2ТГ203
1 0,25 1,06 0,13 0,23 0,018 0,092 0,008 49,5
2 0,86 3,57 0,43 0,80 0,061 0,30 0,027 187
3 1,29 5,14 0,63 1,20 0,092 0,47 0,048 300
4 3,89 15,7 1,95 3,57 0,297 1,43 0,132 1128
№20 К2О Мя0 СаО 8г0 А12О3 ТЮ2 Ре203 ТЮ2 ИО2
1 12,6 2,57 1,09 62,5 3,87 147 1070 2701 28,3 0,074
2 14,9 3,56 1,87 141 8,11 209 1097 4177 43,2 0,088
3 17,8 4,13 1,72 161 9,86 228 1087 3597 44,4 0,081
4 15,3 6,74 4,50 312 20,6 236 1220 4225 52,1 0,067
Характеристика остатков
Таблица 5
Опыт Масса, отн. % Содержание, мас. %
СаО 8г0 А12О3 ТЮ2 Ре203 ТЮ2 ИО2 2ТГ20 3 Р205 Б
1 19,0 2,93 0,024 0,27 0,93 1,42 0,0036 7-10-5 0,42 9,81 1,29
2 17,0 3,45 0,022 0,22 0,73 1,21 0,014 7-10-5 0,51 2,72 1,47
3 15,0 5,24 0,032 0,36 0,95 1,50 0,015 1110-5 0,68 2,65 1,36
4 14,0 0,95 0,028 0,26 0,92 0,92 0,0046 2-10-4 0,96 12,0 1,14
При 20 0С и С„ __ = 20-25 мас. % получена высокая степень конверсии (извлечение суммы РЗЭ в сорбент
Н3Р04
97,9-98,6 %) и достаточная степень разделения (8ХТг / вт11 8,55-10,5). При этом в сорбенте содержание тория
относительно 2Тг203 составит 0,024-0,029 мас. %, что позволит получать редкоземельные материалы с Аэфф. < 0,74 КБк-кг-1 (с учётом, что вклад урана в Аэфф. не превышает 1 отн. %).
На операции сорбционной конверсии отделялся не только торий, но и титан, а также значительная часть железа и алюминия. Эти примеси накапливались в маточных растворах (табл. 4), что указывает на образование ими также анионных комплексов или недиссоциированных молекул.
Неразлагавшиеся остатки представляли собой нерадиоактивные продукты на основе гидратированного кремнезёма (табл. 5). Их утилизация не представляет трудностей.
В таблице 6 приведены коэффициенты распределения, рассчитанные по уравнению:
К =
С -V
(100 - Ск) -V
где Ск — сорбция компонента; Ур и Ус — объёмы раствора и сорбента соответственно.
Величины Кл при сорбционной конверсии фосфатного концентрата с использованием фосфорнокислых растворов различной концентрации
Таблица 6
Опыт С , СН3Р04 ' К
мас. % № К Мм Са 8г А1 Т1 Ре ТИ И 2Тг
1 15 20,6 5,8 47,3 73,0 252 4,3 0,03 1,63 1,51 0,68 700
2 20 17,1 7,9 25,7 31,0 120 2,5 0,04 0,38 0,26 0,38 184
3 25 95,1 5,3 25,8 25,3 98,0 2,1 0,04 0,04 0,21 0,64 114
4 38 19,8 5,2 13,1 16,1 51,1 2,5 0,04 0,64 0,13 1,13 32,2
Для щелочноземельных и редкоземельных металлов, тория величины К закономерно снижаются при увеличении С , для алюминия, титана, железа и урана такой корелляции нет из-за сложного характера их
Н3Р04
комплексообразования в фосфорнокислых средах.
При конверсии в среде 20 мас. % Н3РО4, как видно из данных табл. 7, повышение температуры до 40-60 0С обеспечивало высокую эффективность конверсии (извлечение РЗЭ в сорбент 98,4-98,9 %), но резко ухудшалось отделение тория: величина отношения еХТг / 8Т11 снижалась до 2,06 при 40 0С и до 1,86 при 60 0С.
Таблица 7
Влияние температуры (/) на извлечение в сорбент при сорбционной конверсии в 20 мас. % Н3РО4
Опыт t, 0С Извлечение, отн. %
Na К Mg Ca Sr Al Ti Fe Th U Tr
1 20 78,5 47,9 74,0 80,8 97,9 53,7 2,03 16,1 11,5 14,8 98,6
2 40 97,0 83,0 88,7 97,2 98,8 61,5 8,3 42,4 48,1 20,4 98,9
3 60 97,8 86,2 78,1 97,9 98,5 63,3 22,9 41,0 52,8 25,9 98,4
Выводы
1. Найдены условия проведения процесса сорбционной конверсии фосфатного редкоземельного концентрата, осаждаемого при азотнокислотной переработке хибинского апатитового концентрата, при которых РЗЭ количественно сорбируются сульфокатионитом, а торий преимущественно остаётся в маточной пульпе вместе с фосфором и фтором. При этом исключается образование требующих специального обращения радиоактивных промпродуктов и отходов с повышенным содержанием тория.
2. Отделение тория достигается либо при проведении сорбционной конверсии при температуре 80 0С в низкоконцентрированном растворе азотной кислоты, содержащем 100-125 г фторид-иона на 1 кг редкоземельного концентрата, либо при температуре 20 0С в растворах фосфорной кислоты, содержащих > 20 мас. % Н3РО4. Одновременно достигается и отделение значительной части титана, железа и алюминия.
3. Введение пероксида водорода в фосфорнокислый раствор обеспечивает полноту разложения фосфатного концентрата, не снижая эффективности разделения РЗЭ и тория. При проведении сорбционной конверсии в азотнокислой среде применение пероксида водорода не требуется.
Литература
1. Пат. 2532773 Рос. Федерация, МПК C 22 B 59/00, 3/06, 3/26 (2006.01). Способ переработки фосфатного редкоземельного концентрата / Таук М. В., Николаева И. И., Маклашина Е. А., Салдаева Г. В.; ОАО «Акрон». № 2013134737/02; заявл. 25.07.2013; опубл. 10.11.2014, Бюл. № 31.
2. Локшин Э. П., Тареева О. А. Разработка технологий извлечения редкоземельных элементов при сернокислотной переработке хибинского апатитового концентрата на минеральные удобрения. Апатиты:КНЦ РАН, 2015. 268 с.
3. Пат. 2559476 Рос. Федерация, МПК C 01 F 17/00, C 22 B 59/00 (2006.01). Способ извлечения редкоземельных металлов из нитрофосфатного раствора при азотнокислотной переработке апатитового концентрата / Осьмак А. В., Николаева И. Н., Базюкина Т. В., Маклашина Е. А.; ОАО «Акрон». № 2014122464/05; заявл. 04.06.2014; опубл. 10.08.2015, Бюл. № 22.
4. Локшин Э. П., Тареева О. А., Елизарова И. Р. О сорбционном извлечении редкоземельных элементов при азотнокислотной переработке хибинского апатитового концентрата // ЖПХ. 2016. Т. 89, № 4. С. 453-460.
Сведения об авторах Локшин Эфроим Пинхусович
доктор технических наук, Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И. В. Тананаева ФИЦ КНЦ РАН, г. Апатиты, Россия lokshin. ep@gmail.com Тареева Ольга Альбертовна
кандидат технических наук, Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И. В. Тананаева ФИЦ КНЦ РАН, г. Апатиты, Россия tareeva@chemy.kolasc.net.ru Елизарова Ирина Рудольфовна
кандидат технических наук, Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И. В. Тананаева
ФИЦ КНЦ РАН, г. Апатиты, Россия
elizarir@chemy.kolasc.net.ru
Lokshin Efroim Pinhusovich
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 lokshin.ep@gmail.com
Tareeva Olga Albertovna
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 tareeva@chemy.kolasc.net.ru Elizarova Irina Rudolfovna
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 elizarir@chemy.kolasc.net.ru
DOI: 10.25702/KSC.2307-5252.2018.9.1.165-169 УДК 661.865'481
НОВЫЙ МЕТОД ОБЕСФТОРИВАНИЯ ФТОРСОДЕРЖАЩЕГО РЕДКОЗЕМЕЛЬНОГО СЫРЬЯ Э. П. Локшин, О. А. Тареева, И. Р. Елизарова
Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И. В. Тананаева ФИЦ КНЦ РАН, г. Апатиты, Россия
Аннотация
Предложено обесфторивать иттрофлюоритовый концентрат обработкой в присутствии сульфокатионита при 80 0С раствором HNO3 концентрацией < 2,5 мас. % с расходом < 58 % от стехиометрически необходимого для полного растворения концентрата или раствором 1 мас. % HF, которая не расходуется в процессе. Обсуждаются преимущества метода. Ключевые слова:
редкоземельное сырьё, фтор, отделение.
A NOVEL TECHNIQUE FOR FLUORINE SEPARATION FROM RARE-EARTH RAW MATERIALS
E. P. Lokshin, О. А Tareeva, I. R. Elizarova
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
The paper proposes a novel technique for separation of fluorine from rare earth raw materials: rare earth concentrates are treated by acid solutions: < 2,5 mass % HNO3 or 1 mass % HF at 80 0C in presence of a cation exchanger. Advantages of the technique are discussed. Keywords:
raw material of rare elements, fluorine, separation.
Фторсодержащие редкоземельные минералы, такие как бастнезит, иттросинхизиг, имеют важное промышленное значение. Представляло интерес исследовать возможность применения метода сорбционной конверсии для переработки такого сырья. При переработке фторидного сырья предварительно необходимо его обесфторивать.
Известные методы обесфторивания энерго- и реагентозатратны, приводят к образованию повышенного количества отходов [1-3]. Соединения фтора переходят в газовую фазу, что определяет необходимость применения герметической аппаратуры и использования сложных систем газоочистки. Целью работы являлась разработка метода обесфторивания фторсодержащего редкоземельного сырья, свободного от указанных недостатков.
На Кольском полуострове имеется малое месторождение иттрофлюорита, представляющего собой твёрдый раствор фторидов преимущественно кальция и РЗЭ. Высокое содержание в сумме РЗЭ элементов иттриевой группы (табл. 1) определяет интерес к использованию этого сырья.
Таблица 1
Соотношение РЗЭ в сумме РЗЭ иттрофлюорита
Содержание, мас. %
Y2O3 Lа2Oз Ce2Os Pr2O3 Nd2O3 Sm2O3 Eu2O3 Gd2O3
57,05 3,92 8,63 0,86 2,59 0,77 0,10 1,11
Tb2O3 Dy2O3 №2OB Er2O3 Tm2O3 Yb2O3 Lu2O3 ZT2O3
0,30 3,20 0,94 4,97 1,15 13,15 1,26 100,00
