Научная статья на тему 'Сорбционная конверсия - перспективный метод переработки редкоземельного сырья'

Сорбционная конверсия - перспективный метод переработки редкоземельного сырья Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

CC BY
275
56
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
МИНЕРАЛЬНОЕ СЫРЬЁ РЕДКИХ ЭЛЕМЕНТОВ / RAW MATERIAL OF RARE ELEMENTS / ПЕРЕРАБОТКА / PROCESSING / КИСЛОТНЫЕ МЕТОДЫ / ACID-BASED METHODS / СОРБЦИЯ / SORPTION

Аннотация научной статьи по химическим технологиям, автор научной работы — Локшин Эфроим Пинхусович

Предложено обрабатывать редкоземельные концентраты низкоконцентрированным кислотным раствором в присутствии сульфокатионита. При этом редкометалльные и часть примесных катионов поглощается сорбентом, а анионы накапливаются в пульпе. Десорбция осуществляется растворами солей аммония или щелочных металлов с получением слабокислых элюатов. Это обеспечивает минимальный расход реагентов на нейтрализацию элюатов, проводимую с целью осаждения концентратов редких металлов и регенерации десорбата.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим технологиям , автор научной работы — Локшин Эфроим Пинхусович

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

Sorption conversion is a perspective method of processing of rare earth raw materials

The paper proposes to treat rare-earth concentrates with low-concentrated acid solution in presence of a cation exchanger. During this process the sorbent absorbs the rare metals and a part of the extrinsic cations, while the anions are cumulated in the pulp. Desorption is carried out by solutions of salts of ammonium or alkali metals and subacid eluates are received. This ensures minimal reagent consumption for the eluate neutralization, which is necessary for precipitation of the rare metal concentrates and regeneration of the desorbate.

Текст научной работы на тему «Сорбционная конверсия - перспективный метод переработки редкоземельного сырья»

4. Верхотуров А. Д., Романовский Н. П., Шнайдер А. А. К вопросу о промышленном получении материалов из вольфрамсодержащего минерального сырья в Дальневосточном регионе // Вестник ДВО РАН. 2010. № 1. С. 75-80.

5. Верхотуров А. Д., Мулин Ю. И., Гостищев В. В. Получение электродов из шеелитового концентрата при применении метода металлотермии // Электронная обработка металлов. 1994. № 5. С. 70-73.

6. Новый тип медно-никелевых месторождений юго-востока Алдано-Станового щита / В. А. Гурьянов и др. // ДАН. 2009. Т. 425, № 4. С. 505-508.

Сведения об авторах Крюков Виктор Глебович

кандидат геолого-минералогических наук, ведущий научный сотрудник, Институт горного дела ДВО РАН, г. Хабаровск, Россия

kryukov-vl@mail.ru Коневцов Леонид Алексеевич

кандидат технических наук, Институт материаловедения Хабаровского научного центра ДВО РАН, г. Хабаровск, Россия konevts@narod.ru

Kryukov Viktor Glebovich

PhD (Geology & Mineralogy), Leading Researcher, Mining Institute of the Far-Eastern Branch of the RAS, Khabarovsk, Russia

kryukov-vl@mail.ru

Konevtsov Leonid Alekseevich

PhD (Engineering), Institute of Materials Science of the Khabarovsk Scientific Center of the Far-Eastern Branch of the RAS,

Khabarovsk, Russia

konevts@narod.ru

DOI: 10.25702/KSC.2307-5252.2018.9.1.154-159 УДК 66 - 952

СОРБЦИОННАЯ КОНВЕРСИЯ — ПЕРСПЕКТИВНЫЙ МЕТОД ПЕРЕРАБОТКИ РЕДКОЗЕМЕЛЬНОГО СЫРЬЯ

Э. П. Локшин

Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И. В. Тананаева ФИЦ КНЦ РАН, г. Апатиты, Россия

Аннотация

Предложено обрабатывать редкоземельные концентраты низкоконцентрированным кислотным раствором в присутствии сульфокатионита. При этом редкометалльные и часть примесных катионов поглощается сорбентом, а анионы накапливаются в пульпе. Десорбция осуществляется растворами солей аммония или щелочных металлов с получением слабокислых элюатов. Это обеспечивает минимальный расход реагентов на нейтрализацию элюатов, проводимую с целью осаждения концентратов редких металлов и регенерации десорбата. Ключевые слова:

минеральное сырьё редких элементов, переработка, кислотные методы, сорбция.

SORPTION CONVERSION IS A PERSPECTIVE METHOD OF PROCESSING OF RARE EARTH RAW MATERIALS

E. P. Lokshin

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

Аbstract

The paper proposes to treat rare-earth concentrates with low-concentrated acid solution in presence of a cation exchanger. During this process the sorbent absorbs the rare metals and a part of the extrinsic cations, while the anions are cumulated in the pulp. Desorption is carried out by solutions of salts of ammonium or alkali metals and subacid eluates are received. This ensures minimal reagent consumption for the eluate neutralization, which is necessary for precipitation of the rare metal concentrates and regeneration of the desorbate. Keywords:

raw material of rare elements, processing, acid-based methods, sorption.

Редкометалльное минеральное сырьё в России, как правило, существенно отличается от используемого в мировой практике: обычно оно имеет сложный состав, являясь комплексным, и низкое содержание целевых компонентов, оно труднообогатимо. Так, лопаритовый концентрат содержит редкоземельные элементы (РЗЭ), ниобий, тантал, титан; эвдиалитовый концентрат — цирконий, РЗЭ, ниобий; томторский полиметаллический концентрат — РЗЭ и ниобий. Значительная часть запасов РЗЭ связана с хибинским апатитом, содержащим лишь ~ 1 мас. % суммы оксидов РЗЭ (2ТггОз), в то время как широко используемый в мире бастнезитовый концентрат содержит 73-77, а монацитовый > 50 мас. % 2Тг2О3. Для получения конкурентной по качеству и себестоимости редкометалльной продукции необходима разработка новых методов переработки такого сырья.

Известные гидрохимические методы переработки основаны на переводе в раствор редких элементов путём разложения концентрированными кислотами или щелочами и последующей переработке получающихся растворов. Такие технологии характеризуются высоким расходом реагентов и, как следствие, большим объёмом образующихся попутно солесодержащих жидких отходов. Утилизация этих отходов сложна и часто определяет экономическую бесперспективность технологий. Использование концентрированных реагентов и повышенных температур усложняет конструирование и обслуживание технологической аппаратуры.

Хотя редкие металлы остро нужны промышленности России, вовлечение в промышленную переработку многих определяющих государственные запасы сырьевых источников редких элементов, например эвдиалита, пока невозможно из-за отсутствия эффективных технологий их переработки.

Как правило, редкометалльное природное и техногенное сырьё представляет собой соли слабых кислот: силикаты (эвдиалит и др.), фосфаты (ксенотим, монацит, осаждаемые при азотнокислотной переработке апатитового концентрата фосфатные концентраты РЗЭ и др.), фториды и фторкарбонаты (бастнезит, иттрофлюорит и др.), титанаты (ильменит, титаномагнетит, лопарит и др.).

Подход, названный методом сорбционной конверсии, основан на следующих соображениях. Пусть минерал хотя бы в малой степени растворим в слабокислом растворе. Создадим реакционную систему, включающую редкометалльный природный или техногенный концентрат, кислотный сорбент (сульфокатионит) и раствор минеральной кислоты, в которой концентрация и количество кислоты недостаточны для удержания в растворе всего количества компонентов, которые могут быть выщелочены из разлагающихся кислотами минералов, но обеспечивают, хотя и в малой степени, переход в раствор катионов металлов.

Если в реакционной системе будут условия для сорбции перешедших в раствор катионов металлов, при использовании сорбента в Н+-форме минеральная кислота будет регенерироваться, обеспечивая продолжение выщелачивания катионов из минерала или его растворение. В этом случае расход минеральной кислоты формально может быть значительно меньше стехиометрически необходимого для разложения минерала, так как «недостающая» часть катиона водорода поступает из сорбента.

В некоторых случаях, например, при переработке фторидных или фосфатных концентратов, будут высвобождаться фтористоводородная или ортофосфорная кислоты с увеличением кислотности используемого раствора.

При достаточном расходе сорбента разложение редкометалльного концентрата может осуществляться практически до конца, при этом анионная часть концентрата накапливается в маточной пульпе.

Процессы сорбции сульфокатионитом формально могут быть описаны уравнениями:

п(^ОзН) + Ме"+ ^ (^Оз)пМе + пН+, (1)

п(-8ОзКН4) + Ме"+ ^ (^Оз)пМе + п^4+, (1а)

п(^Оз№) + Ме"+ ^ (^Оз)пМе + п№+, (1б)

п(^ОзК) + Ме"+ ^ (-8Оз)иМе + пК+, (1в)

где п — заряд сорбированного катиона Ме, при этом в десорбат переходят Н+ или КН4+, №+, К+ в количестве, эквивалентном количеству сорбированных катионов.

Интерес к использованию сульфокатионита в КН4+-, №+- или К+-формах определяется тем, что такая форма может получаться, если для десорбции применять концентрированные растворы соответственно солей аммония, натрия или калия. При использовании сорбента в КН4+-, №+- или К+-форме кислотность раствора постепенно снижается вследствие протекания реакций:

п(КН4+, №+, К+) + НпАп- ^ (КН4+, №+, К+)пАп- + пН2О. (2)

Поэтому количество кислоты должно быть достаточным, чтобы обеспечивать требуемую кислотность до конца разложения минерала.

В процессе сорбционной конверсии концентрация свободной кислоты постепенно снижается, так как часть кислоты нейтрализуется растворяющимися катионами металлов, что особенно заметно при использовании сорбентов в КН4+-, №+- или К+-формах. Это определяет постепенное снижение эффективности разложения составляющих концентрат минералов и, как следствие, концентраций переходящих в раствор компонентов. Если «высвобождающийся» в процессе анион хорошо растворим (например, РО4з-, Б-), по мере его накопления в растворе растворимость минерала и, следовательно, концентрация компонента в растворе будут снижаться.

Распределение компонента между сорбентом и раствором определяется коэффициентом распределения, характеризующим отношение равновесных концентраций компонента в сорбенте и растворе:

К =

т„ V С

тР -к

С

(3)

где mc и mp — масса компонентов в равновесном сорбенте и растворе; Vp — объём раствора; V — объём сорбента; Сс и Ср — равновесные концентрации компонента в сорбенте и растворе соответственно.

Масса поглощённого сорбентом компонента прямо пропорциональна коэффициенту его распределения, концентрации в растворе mp/Vp и объёму сорбента V;:

К< - тр К

т =—к-

КР . (4)

Качественно закономерности сорбции компонентов в процессе сорбционной конверсии представлены на рисунке. Концентрация сорбируемого компонента С в растворе невелика и, как отмечалось выше,

постепенно снижается (кривая I), но не так заметно, как при обычной статической сорбции, так как продолжается растворение минерала. С другой стороны, по мере насыщения сорбента, чтобы сорбция продолжалась, требуется всё большая текущая концентрация компонента в растворе Ср = ^ / ^ (кривая II). Когда Ср и Ср сравняются, процесс

сорбционной конверсии прекратится. При этом будет достигнута предельно возможная концентрация компонента в сорбенте. Если сорбционная конверсия материала не завершилась, расход сорбента потребуется увеличить.

Изменение во времени Ср и Ср

В насыщенном сорбенте концентрация компонента определяется его видом, составом подвергающегося сорбционной конверсии минерала, кислотностью раствора, видом использующейся в процессе минеральной кислоты. Кроме того, различные компоненты при сорбции конкурируют, поэтому их сорбция определяется не только свойствами конкретного катиона, но и катионным составом раствора, а также кислотностью, влияющей на состав и устойчивость образуемых элементом катионных комплексов.

Хотя достаточно распространена точка зрения, что сульфокатионитом сорбируются катионы Меи+, показано, что из низкоконцентрированных сульфатных сред РЗЭ сорбируются не только в виде катионов Тг3+, но также, хотя и в значительно меньшей степени, в виде катиона Тгё04+ [1], а из азотно-фосфорнокислых растворов, образующихся в процессе азотнокислотной переработки хибинского апатитового концентрата, полизарядные металлы сорбируются в виде положительно заряженных комплексов (вероятно, однозарядных), содержащих нитратные или/и фосфатные лиганды [2]. При этом составы доминирующего в растворе и сорбируемого комплексов могут не совпадать. Информация о составе комплексов титана, циркония, гафния, ниобия, тантала в таких растворах, возможности их сорбции сульфокатионитом, составе и заряде сорбируемых комплексов очень ограничена.

В таблице приведены рассчитанные по уравнению (3) на основе полученных экспериментальных данных значения коэффициентов распределения Ка для некоторых исследованных процессов.

Величины Ка основных редких и примесных металлов в процессах сорбционной конверсии

редкоземельного сырья

№ п/п Среда 0С Ка

№ К Мм Са 8г А1 Т1 Бе ИГ № Мп ТИ и 2Тг

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Фторфосфатный редкоземельный концентрат

1 2 мас. % И2804 20 1,53 - 3,87 9,3 - 0,50 - 0,75 - - - - 17,8 0,63 35,4

Фосфатный концентрат РЗЭ (азотнокислотная переработка хибинского апатитового концентрата)

2 2 мас. % ИШэ 80 3,57 - 35,6 19,4 - 11,1 3,05 7,21 - - - - 5,75 5,71 22,9

3* 2 мас. % ИШэ 80 3,05 - 2,23 39,2 - 2,67 0,11 5,61 - - - - 3,21 7,52 37,8

Окончание таблицы

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Апатитовый концентрат (4-7 — хибинский, 8 — ловозёрский)

4 5 мас. % Н3РО4 20 10,4 15,2 30,3 142 237 1,64 3,51 3,28 - - - - 3,23 0,62 714

5 10 мас. % НзРО4 20 11,2 17,6 17,6 88,6 178 2,02 3,19 2,65 - - - - 1,90 0,45 178

6 38 мас. % Н3РО4 20 5,1 4,3 5,6 7,1 112 0,78 4,98 1,91 - - - - 0,064 0,07 4,61

7 38 мас. % Н3РО4 80 3,3 2,00 1,43 4,7 - 0,07 0,42 0,63 - - - - 0,17 0,43 2,64

8 5 мас. % Н3РО4 20 8,1 4,9 11,7 51,2 152 2,44 8,07 9,27 - - - - 6,47 2,28 682

Эвдиалитовый концентрат

9 2 мас. % HNO3 80 3,95 42,7 503 51,3 48,5 756 42,4 1238 74,5 41,0 7,08 65,2 2830 348 1903

10** 2 мас. % HNO3 80 3,07 25,6 325 33,1 104 283 52,6 456 275 151 44,1 43,5 1050 203 1089

11** 2 мас. % HNO3 80 4,19 14,8 351 33,0 116 293 24,0 329 209 164 27,7 30,2 370 148 584

12 2 мас. % H2SO4 80 4,48 40,3 512 85,1 114 771 11,6 123 7,95 22,1 1,63 102 454 164 659

13 2 мас. % H2SO4 80 6,58 29,7 214 40,4 329 780 10,0 145 5,11 16,6 0,46 124 243 104 1516

Иттрофлюо ритовый концентрат

14 2,5 мас. % HNO3 80 2,16 - 0,12 90,2 108 1,38 3,11 87,7 0,21 - - - 119 10,7 1040

15 1 мас. % HF 80 - - - 346 - - - - - - - - 240 7,6 688

Предварительно концентрат термообработан при температуре 95 0С.

** Сорбент в МЙ4+-форме.

Из данных таблицы следует.

1. При 80 0С для процесса сорбционной конверсии эвдиалитового концентрата раствором 2 мас. % HNO3 Kd880 уменьшается в ряду РЗЭ - Th > Fe > Al - Mg > Zr - U > Hf > Sr > Mn > Ti - Nb - Са > K >> Tа > Na.

2. В процессе сорбционной конверсии апатитового концентрата растворами Н3РО4 Kd щелочных, щелочноземельных, редкоземельных элементов, тория и урана сильно зависит от концентрации Н3РО4, а алюминия, титана, железа зависит от концентрации Н3РО4 в меньшей степени. Влияние концентрации Н3РО4 определяется двумя факторами: изменением состава образуемых катионами комплексов и в меньшей степени конкуренцией протона по реакции (1). При этом для тория и урана в растворе 38 мас. % Н3РО4 при 20 0С доминирующей формой являются анионные комплексы, переходящие при нагревании в катионную форму.

При сорбционной конверсии хибинского апатитового концентрата в растворах Сн ро = 5-38 мас. % K/0

уменьшается в ряду РЗЭ > Sr > Са > Mg > K > Na > Ti > Fe > Al > U, а при сорбционной конверсии ловозёрского апатитового концентрата K/0 образует ряд РЗЭ > Sr > Са > Mg > Fe > Na = Ti > K > Al - U. K20 Th при CH po =

5-10 мас. % примерно равен K/0 Fe, при Сн po = 38 мас. % K20 Th и U очень мал (< 0,07). Kf0 в растворах Сн ро

= 38 мас. % уменьшается в ряду Са > Na > РЗЭ > K > Mg > Fe > Ti > Th = U > Al.

Следует учитывать, что в апатитовом концентрате есть фтор, который при недостатке в растворе гидратированного кремнезёма может связывать фторакцепторные примеси в анионные комплексы.

3. При сорбционной конверсии осаждённого из азотнокислотной вымороженной вытяжки фосфатного концентрата в растворе, содержавшем 2,5 мас. % HNO3 и переменное количество фтор-иона, K/0 РЗЭ уменьшается в ряду РЗЭ >> Th - Sr > Са - Fe >> U > Ti > Na > Al >> Mg.

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

4. При сорбционной конверсии эвдиалитового концентрата в растворе 2 мас. % H2SO4 K/° уменьшается в ряду РЗЭ > Al > Th - Mg > Sr > Fe- Mn - U > Са > K > Hf > Ti > Zr > Na > Nb, а для осаждённого из ЭФК фторфосфатного редкоземельного концентрата K20 уменьшается в ряду РЗЭ > Th > Са > Mg > Na > Fe - Al - U.

5. При сорбционной конверсии иттрофлюоритового концентрата в среде 1 мас. % HF K/0 уменьшается в ряду РЗЭ > Th > Са >> U.

Таким образом, величины коэффициентов распределения зависят от состава исходного кислотного раствора, его изменения в процессе конверсии; состава концентрата, в том числе от соотношения концентраций сорбируемых компонентов, содержания анионных примесей, таких как фтор и фосфор, а также температуры получения концентрата; температуры процесса.

Во всех случаях (исключение — сорбция из 38 мас. % Н3РО4) наибольшая величина Kd у РЗЭ. Для РЗЭ минимальное значение Kd имеет место в содержащих фосфат-ион растворах (использование для разложения растворов фосфорной кислоты, разложение фосфатных концентратов низкоконцентрированным азотнокислым раствором). Это указывает на образование в таких растворах трудносорбируемых, достаточно прочных комплексов с фосфатными лигандами.

В растворах 2-2,5 мас. % HNO3, 2 мас. % H2SO4, 5-10 мас. % Н3РО4 и 1 мас. % HF, как правило, величины Kd щелочноземельных металлов достаточно велики, уступая только Kd редкоземельных элементов.

С повышением концентрации Н3РО4 в фосфорнокислых растворах особенно заметно снижаются величины Kd магния, кальция, тория и урана, в меньшей степени — стронция.

Алюминий, торий, уран, железо и титан легко сорбируются из азотно- и сернокислого раствора, но появление в растворах фтора и фосфат-иона резко снижает величины Kd этих элементов.

При сорбционной конверсии эвдиалитового концентрата в азотнокислой среде величина Kd циркония значительно больше, чем в сернокислой. Однако из модельных азотнокислых растворов наблюдалась очень низкая эффективность сорбции циркония, а в условиях, соответствующих имеющимся при сорбционной конверсии эвдиалитового концентрата (концентрации циркония и азотной кислоты, температуре), сорбция циркония не проходила совсем. Вероятной причиной этого отличия является полимеризация циркония в модельных растворах, готовившихся растворением гидроксида или нитрата цирконила, приводящая к образованию трудносорбируемых или несорбируемх полимеризированных ассоциатов, в то время как при разложении эвдиалита цирконий выщелачивается в мономерной форме, которая хорошо поглощается сорбентом до полимеризации.

Предварительная термообработка осаждённого из АКВВ фосфатного концентрата РЗЭ при температуре 95 0С вызвала значительное снижение Kd магния, алюминия, титана и урана из-за перехода содержащих их соединений в более труднорастворимые формы.

Поскольку, как показано выше, сорбция катионов с большим зарядом, например РЗЭ, щелочноземельных металлов, обычно эффективнее сорбции катионов с меньшим зарядом (особенно щелочных элементов), можно ожидать, что при недостатке сорбента катионы щелочных металлов и другие трудносорбирующиеся катионы будут накапливаться в растворе. Следовательно, расход сорбента может быть меньше стехиометрически необходимого для сорбции всех переходящих в раствор катионов.

На эффективность процесса сорбционной конверсии влияют химический состав минерала, концентрация и расход кислоты, расход сорбента, температура и продолжительность процесса.

Химический состав минерала определяет его устойчивость в кислотном растворе, вид и соотношение переходящих в раствор катионов.

Увеличение концентрации кислоты повышает скорость разложения минералов, влияет на состав и устойчивость катионных комплексов в растворе, но затрудняет сорбцию, поскольку катионы H+, как видно из уравнения (1), являются конкурентами при сорбции переходящих в раствор катионов металлов. Кроме того, концентрация кислоты влияет на скорость и полноту коагуляции золя кремниевой кислоты.

Расход кислоты должен влиять на полноту химического разложения компонентов концентрата. При использовании сорбента в NH4+-, №+- или К+-формах он не может быть меньше требуемого для связывания в соль выделяющихся из сорбента катионов № или K.

Количество используемого сорбента должно быть достаточно, прежде всего, для сорбции из раствора наиболее ценных компонентов — РЗЭ, циркония, гафния, ниобия, тантала.

Повышение температуры процесса, как правило, ускоряет разложение концентратов, повышает эффективность сорбции сульфокатионитом, но требует расхода энергоресурсов. Температура, как и концентрация кислоты в растворе, также может влиять на устойчивость золя кремниевой кислоты и состав образуемых катионами комплексов.

Наконец, увеличение продолжительности процесса должно увеличивать его эффективность, но потребует увеличения объёма технологического оборудования. На продолжительность процесса должна влиять степень измельчения поступающего на переработку концентрата. Хотя влияние параметров процесса качественно понятно, их оптимальные значения могут быть установлены только экспериментально.

В процессе получаются промежуточные продукты: насыщенный катионами сорбент и пульпа на основе кислотного раствора, содержащая слабокислый раствор и твёрдые компоненты — невскрытые минералы и нерастворимые в растворе анионные остатки перерабатываемого минерала.

Существенное отличие физико-химических свойств сорбента и образующегося минерального остатка позволяют обеспечить их простое разделение. Из сорбента проводится десорбция поглощённых катионов. При необходимости он регенерируется в необходимую катионную форму. Целевые компоненты выделяются из элюата его нейтрализацией с регенерацией десорбата. После регенерации сорбент и элюат используются в обороте.

При переработке полиметаллических концентратов сложного состава представляется возможным в процессах разложения, сорбции и десорбции разделять редкометалльные, а также примесные катионы на групповые концентраты. В зависимости от состава кислотного раствора, количество которого в разы меньше образующегося при использовании традиционных методов переработки редкометалльных концентратов, он используется в обороте или утилизируется.

Возможность разделения извлекаемых компонентов на групповые концентраты при нейтрализации элюата была показана прежде. Так, ступенчатой нейтрализацией элюата аммиаком или его смесью с углекислым газом металлы, кроме щелочных, в принципе могут быть осаждены с одновременным разделением на групповые концентраты [3].

Определённый опыт по десорбции и выделению целевых элементов из десорбатов накоплен при разработке технологий выделения РЗЭ из промпродуктов и техногенных отходов переработки хибинского апатитового концентрата на минеральные удобрения [1]. Это облегчит разработку оптимальных решений.

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.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.