Способ извлечения редкоземельных элементов из фосфогипса

 

Изобретение относится к технологии получения соединений редкоземельных элементов (РЗЭ) при комплексной переработке апатита. Нейтрализацию раствора, полученного после обработки фосфогипса выщелачивающим раствором, содержащим 0,1-0,5 г-экв/л серной кислоты, проводят оксидом или карбонатом магния и отделяют осадок РЗЭ фильтрацией. В качестве карбоната магния используют магнезит. В качестве выщелачивающего раствора может быть использован раствор сульфата магния после отделения осадка, содержащего РЗЭ, кислотность которого регулируют добавлением серной кислоты. Достигаемый результат заключается в улучшении фильтруемости осадков, уменьшении их влажности и в возможности многократного использования раствора выщелачивания в обороте. 2 з.п.ф-лы.

Изобретение относится к области технологии получения соединений редкоземельных элементов (РЗЭ) при комплексной переработке апатита.

Известен способ извлечения редкоземельных элементов из фосфогипса (см. патент России N 2104938, МПК⁶ C 01 F 17/00, 1998) путем выщелачивания его подкисленными растворами с последующей их нейтрализацией смесью газообразного аммиака и воздуха.

По этому способу получают хорошо фильтрующиеся осадки, содержащие соединения РЗЭ, однако условия выщелачивания обеспечивают извлечение РЗЭ в количестве всего лишь 15%. Кроме того, способ не предусматривает повторного использования растворов для выщелачивания.

Известен также способ извлечения редкоземельных элементов из фосфогипса (см. авт.св. СССР N 1818304, МПК⁶ C 01 F 17/00, 1993), включающий обработку исходного материала раствором сульфата аммония с концентрацией 10-50 г/л и кислотностью 0,1-0,5 г-экв/л, нейтрализацию полученного раствора аммиаком с выделением редкоземельных элементов в осадок и отделение осадка фильтрацией.

По известному способу при содержании сульфата аммония в растворах выщелачивания не более 50 г/л достигнуто извлечение РЗЭ 30-34%, однако получающиеся осадки трудно фильтруются, а влажность осадков после фильтрации составляет около 85 мас.%, что затрудняет их дальнейшую переработку. При повышении концентрации сульфата аммония в подкисленных растворах выщелачивания свыше 50 г/л извлечение РЗЭ в раствор выщелачивания резко падает вследствие образования двойных сульфатов аммония и РЗЭ, препятствующих переходу РЗЭ в раствор. Кроме того, при использовании для нейтрализации растворов выщелачивания аммиака в них накапливается сульфат аммония. Это ограничивает возможность повторного использования растворов не более чем тремя циклами. Утилизация таких растворов достаточно сложна.

Настоящее изобретение направлено на решение задачи улучшения фильтруемости осадков, уменьшения их влажности, а также повышения кратности использования растворов выщелачивания.

Поставленная задача решается тем, что в способе извлечения редкоземельных элементов из фосфогипса, включающем обработку исходного материала выщелачивающим раствором, содержащим 0,1-0,5 г-экв/л серной кислоты, нейтрализацию полученного раствора с выделением редкоземельных элементов в осадок и отделение осадка фильтрацией, согласно изобретению нейтрализацию раствора проводят оксидом или карбонатом магния.

Решение поставленной задачи достигается и тем, что в качестве карбоната магния используют магнезит.

Поставленная задача решается также тем, что в качестве выщелачивающего раствора используют раствор сульфата магния после отделения осадка, содержащего редкоземельные элементы, кислотность которого регулируют добавлением свободной серной кислоты.

Использование оксида магния или карбоната магния (в том числе в виде магнезита) для нейтрализации раствора выщелачивания позволяет получить хорошо фильтрующиеся осадки, влажность которых после фильтрации не превышает 50-54 мас.%.

Проведение нейтрализации оксидом или карбонатом магния создает возможность практически неограниченного использования в обороте выщелачивающего раствора, так как присутствие в нем большой концентрации (около 100 г/л) сульфата магния практически не влияет на переход РЗЭ в раствор.

Сущность заявляемого способа может быть пояснена следующими примерами.

Пример 1. 1 кг фосфогипса, содержащего 0,54 мас.% суммы РЗЭ, обрабатывают раствором 10 г/л (0,2 г-экв/л) H₂SO₄ при Т:Ж=1:5 в течение 0,5 часа. Раствор отфильтровывают и нейтрализуют введением 20 г оксида магния до pH 5,5 при перемешивании в течение 1 часа. Осадок отфильтровывают и сушат. Скорость фильтрации составляет 1,3 м³/м²/час, вес влажного осадка равен 52,6 г, сухого - 25,8 г, влажность равна 51,8 мас.%. В сухом осадке содержится 7,0 мас.% (1,8 г) РЗЭ. Извлечение РЗЭ составляет 33,3%.

Пример 2. Процесс ведут согласно условиям примера 1, но нейтрализацию проводят 40 г измельченного магнезита. Скорость фильтрации составляет 1,3 м³/м²/час, вес влажного осадка равен 49,6 г, сухого - 23,4 г, влажность - 52,8 мас. %. Содержание РЗЭ в сухом осадке равно 7,7 мас.% (1,8 г). Извлечение РЗЭ составляет 33,3%.

Пример 3. Процесс ведут согласно условиям примера 2, но для обработки фосфогипса используют раствор, содержащий 96 г/л сульфата магния (оборотный раствор 8 цикла) с добавлением серной кислоты до концентрации 10 г/л (0,2 г-экв/л). Скорость фильтрации составляет 1,35 м³/м²/час, вес влажного осадка равен 45,7 г, сухого - 21,2 г, влажность - 53,6 мас.%. В сухом осадке содержится 8,9 мас.% (1,88 г) РЗЭ. Извлечение РЗЭ составляет 34,8%.

Пример 4 (по прототипу). 1 кг фосфогипса обрабатывают раствором сульфата аммония 50 г/л, содержащим 10 г/л (0,2 г-экв/л) серной кислоты, при Т:Ж=1:5 в течение 1 часа. Раствор отфильтровывают и нейтрализуют аммиачной водой до pH 5. Образующийся осадок отделяют фильтрацией и сушат. Скорость фильтрации составляет 0,25 м³/м²/час, вес влажного осадка равен 130,4 г, сухого - 20,6 г, влажность - 84,2 мас.%. Содержание суммы РЗЭ в сухом осадке - 8,0 мас.% (1,65 г). Извлечение РЗЭ составляет 30,5%.

Таким образом, из приведенных примеров следует, что предлагаемое изобретение позволяет повысить скорость фильтрации осадков в 5 раз, уменьшить их влажность на 30-32 мас. %, а также обеспечивает возможность многократного использования в обороте раствора выщелачивания.

Формула изобретения

1. Способ извлечения редкоземельных элементов из фосфогипса, включающий обработку исходного материала выщелачивающим раствором, содержащим 0,1 - 0,5 г-экв/л серной кислоты, нейтрализацию полученного раствора с выделением редкоземельных элементов в осадок и отделение осадка фильтрацией, отличающийся тем, что нейтрализацию раствора проводят оксидом или карбонатом магния.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве карбоната магния используют магнезит.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в качестве выщелачивающего раствора используют раствор сульфата магния после отделения осадка, содержащего редкоземельные элементы, кислотность которого регулируют добавлением серной кислоты.