Способ переработки фосфогипса


 


Владельцы патента RU 2551292:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук (ИХТРЭМС КНЦ РАН) (RU)

Изобретение может быть использовано в химической промышленности для комплексной переработки фосфогипса - фосфополугидрата или фосфодигидрата. Способ переработки фосфогипса включает его предварительную водную обработку. Затем фосфогипс выщелачивают путем пропускания раствора серной кислоты с концентрацией 3-6 мас.% через его слой с вытеснением и отделением водного раствора и переводом РЗЭ и примесных компонентов, в том числе тория, в раствор выщелачивания. Далее проводят нейтрализацию промытого фосфогипса с получением гипсового продукта. РЗЭ и торий извлекают из раствора выщелачивания сорбцией с использованием сульфоксидного катионита и образованием обедненного по РЗЭ и торию сернокислого раствора, который используют в обороте. После этого проводят десорбцию РЗЭ и тория из насыщенного катионита с получением десорбата. При этом десорбцию РЗЭ ведут путем обработки катионита раствором соли аммония с последующим осаждением РЗЭ из десорбата аммонийсодержащим осадителем и отделением осадка РЗЭ. Выщелачивание фосфогипса раствором серной кислоты ведут при Ж:Т не менее 1,4:1. Десорбцию РЗЭ и тория из насыщенного катионита осуществляют последовательно: вначале тория путем обработки катионита сернокислым раствором с концентрацией 3-6 мас.% с получением торийсодержащего десорбата, а затем РЗЭ с получением десорбата, содержащего РЗЭ. Изобретение позволяет исключить образование радиоактивного ториевого осадка при обеспечении высокого качества гипсового продукта, повысить степень извлечения РЗЭ в нерадиоактивный редкоземельный концентрат. 4 з.п. ф-лы, 3 пр.

 

Изобретение относится к технологии комплексной переработки фосфогипса - фосфополугидрата (ФПГ), фосфодигидрата (ФДГ), образующегося при сернокислотном производстве минеральных удобрений из апатитового концентрата, и может быть использовано для получения концентрата редкоземельных элементов (РЗЭ), а также гипсового продукта, пригодного для производства строительных материалов и цемента.

При сернокислотной переработке хибинского апатитового концентрата на минеральные удобрения образуется отвальный фосфогипс, в котором содержится, мас.%: 0,4-0,6 РЗЭ и (3-15)·10-4 тория. Относительно суммы РЗЭ содержание тория составляет 0,075-0,25 мас.%, то есть такой концентрат РЗЭ будет радиоактивным. При получении концентрата РЗЭ торий отделяют в виде радиоактивного осадка, в котором в пересчете на сухой продукт содержание тория может составлять ≥1 мас.%, что затрудняет организацию промышленной переработки фосфогипса.

Известен способ переработки фосфогипса (см. Локшин Э.П., Калинников В.Т., Тареева О.А. Извлечение редкоземельных элементов из промпродуктов и техногенных отходов переработки хибинского апатитового концентрата // Цветные металлы. 2012. №3. С.76-77), согласно которому фосфополугидрат или фосфодигидрат выщелачивают путем пропускания сернокислого раствора с концентрацией 1-5 мас.% через слой фосфогипса с переводом РЗЭ и примесных компонентов, в том числе фосфора, фтора и тория, в раствор выщелачивания и получением насыщенного сернокислым раствором слоя очищенного фосфогипса с пониженным содержанием примесных компонентов. Очищенный фосфогипс нейтрализуют кальцийсодержащим реагентом в виде карбоната кальция с получением гипсового продукта, а извлечение РЗЭ и примесных компонентов из раствора выщелачивания осуществляют сорбцией с использованием сульфоксидного катионита и образованием обедненного сернокислого раствора, который используют в обороте. После насыщения катионита осуществляют десорбцию из него РЗЭ и примесных компонентов путем обработки раствором соли аммония с получением десорбата. Осаждение РЗЭ и примесных компонентов из десорбата производят введением гидроксида или карбоната аммония с отделением гидроксидного или карбонатного осадка РЗЭ.

Данный способ является недостаточно эффективным, так как при его использовании получают редкоземельный концентрат с повышенной радиоактивностью.

Известен также принятый в качестве прототипа способ переработки фосфогипса (см. пат. 2507276 РФ, МПК C22B 3/08, 59/00 (2006.01), 2014), согласно которому осуществляют предварительную обработку свежеполученного фосфополугидрата водным раствором, содержащим не менее 4,9 г/л фтор-иона, в течение 6-8 часов при расходе раствора 0,37-0,41 л на 1 кг фосфополугидрата. В качестве источника фтор-иона используют фторид аммония или натрия, а также содержащиеся в фосфополугидрате кремнефториды, которые активизируют вводимым в водный раствор гидроксидом или карбонатом аммония в количестве 0,67 моль катиона аммония на 1 атом фтора. Затем ведут выщелачивание фосфополугидрата путем пропускания раствора серной кислоты через его слой с переводом РЗЭ и примесных компонентов, в том числе фосфора, фтора и тория в раствор выщелачивания и получением слоя фосфополугидрата с пониженным содержанием примесных компонентов, насыщенного сернокислым раствором. Выщелачивание ведут раствором серной кислоты с концентрацией 3-6 мас.% при Ж:Т не менее 2,5:1 с вытеснением и отделением содержащего фтор-ион водного раствора. После выщелачивания фосфополугидрата производят вытеснение водой остаточного количества раствора выщелачивания при объемном расходе воды, равном объему остаточного количества раствора выщелачивания, с получением промытого фосфополугидрата. Затем ведут нейтрализацию фосфополугидрата кальцийсодержащим реагентом с получением гипсового продукта. Извлечение РЗЭ и примесных компонентов, включая торий, из раствора выщелачивания производят сорбцией с использованием сульфоксидного катеонита и образованием обедненного сернокислого раствора, который используют в обороте. Десорбцию катионов из насыщенного катионита осуществляют путем его обработки раствором сульфата аммония с получением десорбата, содержащего РЗЭ и торий. Затем в десорбат вводят аммонийсодержащий осадитель в две стадии, при этом на первой стадии до обеспечения рН 4,5-5,0 с осаждением и отделением торийсодержащего осадка, а на второй стадии - до обеспечения рН не менее 7 с осаждением и отделением концентрата РЗЭ.

Известный способ обеспечивает получение нерадиоактивного редкоземельного концентрата, однако при этом образуется радиоактивный ториевый осадок, требующий специальных условий работы и захоронения, что снижает эффективность способа и затрудняет его практическую реализацию. Несмотря на то, что в фосфодигидрате содержание тория меньше, чем в фосфополугидрате, при его переработке указанный недостаток сохраняется.

Настоящее изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в повышении эффективности способа за счет исключения образования радиоактивного ториевого осадка при обеспечении высокого качества получаемого гипсового продукта и высокой степени извлечения РЗЭ в нерадиоактивный редкоземельный концентрат.

Технический результат достигается тем, что в способе переработки фосфогипса, включающем его предварительную водную обработку, выщелачивание фосфогипса путем пропускания раствора серной кислоты с концентрацией 3-6 мас.% через его слой с вытеснением и отделением водного раствора и переводом РЗЭ и примесных компонентов, в том числе тория, в раствор выщелачивания, остаточное количество которого вытесненяют из фосфогипса водой, нейтрализацию промытого фосфогипса с получением гипсового продукта, извлечение РЗЭ и тория из раствора выщелачивания сорбцией с использованием сульфоксидного катионита и образованием обедненного по РЗЭ и торию сернокислого раствора, который используют в обороте, десорбцию РЗЭ и тория из насыщенного катионита с получением десорбата, при этом десорбцию РЗЭ ведут путем обработки катионита раствором соли аммония с последующим осаждением РЗЭ из десорбата аммонийсодержащим осадителем и отделением осадка РЗЭ, согласно изобретению, выщелачивание фосфогипса раствором серной кислоты ведут при Ж:Т не менее 1,4:1, а десорбцию РЗЭ и тория из насыщенного катионита осуществляют последовательно - вначале тория путем обработки катионита сернокислым раствором с концентрацией 3-6 мас.% с получением торийсодержащего десорбата, а затем РЗЭ с получением десорбата, содержащего РЗЭ.

Достижению технического результата способствует то, что в качестве фосфогипса используют фосфодигидрат или лежалый фосфополугидрат, при этом их предварительную обработку ведут водой.

Достижению технического результата способствует также то, что в качестве фосфогипса используют свежеполученный фосфополугидрат, при этом его предварительную обработку ведут водным фторсодержащим раствором.

Достижению технического результата способствует также и то, что отношение объема используемого для десорбции тория сернокислого раствора к объему сорбента составляет не менее 5:1.

Достижению технического результата способствует и то, что торийсодержащий десорбат используют в обороте при выщелачивании фосфогипса.

Сущность заявленного способа заключается в следующем. При выщелачивании фосфогипса 3-6 мас.% серной кислотой в раствор переходят как РЗЭ, так и значительная часть тория, которые сорбируются сульфокатионитом. Проведенные нами эксперименты показали, что эффективность сорбции из сульфатных растворов с указанной выше концентрацией кислоты снижается следующим образом: РЗЭ цериевой группы > РЗЭ иттриевой группы >Na>Са>Al>Th>Mg>Ti>U>Fe. Это позволяет избирательно десорбировать из сульфокатионита сернокислым раствором значительную часть радионуклидов тория, а также другие примеси, в частности алюминия, железа, титана.

Получающийся сернокислый торийсодержащий десорбат содержит радионуклиды тория в настолько низких концентрациях (в 10 и более раз меньше регламентируемых нормами радиационной безопасности), что работа с ним в производственных условиях может проводиться без каких-либо ограничений (см. Нормы радиационной безопасности (НРБ-99/2009): СанПиН 2.6.1.2523-09: утв. Пост. Гл. гос. санитарного врача РФ 07.07.09: введ. в действие 01.09.09). Остаточное содержание радионуклидов в сульфоксидном катионите мало, что позволяет получать нерадиоактивный редкоземельный концентрат после обработки катионита раствором соли аммония и осаждения РЗЭ аммонийсодержащим осадителем.

Существенные признаки заявленного изобретения, определяющие объем правовой охраны и достаточные для получения вышеуказанного технического результата, выполняют функции и соотносятся с результатом следующим образом.

Проведение выщелачивания фосфогипса раствором серной кислоты при Ж:Т - не менее 1,4:1 обеспечивает достижение экономически целесообразного извлечения РЗЭ в раствор выщелачивания при обеспечении содержания в нем не менее 1 г/л оксидов РЗЭ. Выщелачивание фосфогипса при Ж:Т менее 1,4:1 снижает извлечение РЗЭ в раствор.

Последовательное проведение десорбции РЗЭ и тория из насыщенного катионита - вначале тория с получением торийсодержащего десорбата, а затем РЗЭ с получением десорбата, содержащего РЗЭ, позволяет отделить основную часть тория от РЗЭ на стадии десорбции с переводом тория в сернокислый раствор, эффективная удельная радиоактивность которого Аэфф≤0,740 КБк/кг. Работа с таким раствором может проводиться без каких-либо санитарных ограничений.

Десорбция тория сернокислым раствором с концентрацией 3-6 мас.% обеспечивает перевод основной части содержащегося в сорбенте тория в торийсодержащий десорбат при незначительном переходе в него РЗЭ. При этом из сорбента в торийсодержащий десорбат переходит также часть катионов алюминия, железа, титана, что повышает качество получаемого в дальнейшем концентрата РЗЭ.

При снижении концентрации серной кислоты менее 3 мас.% затрудняется десорбция тория. Чтобы минимизировать потери РЗЭ при десорбции тория сернокислым раствором, ее следует проводить сернокислым раствором с концентрацией, не более той, которая была использована при выщелачивании фосфогипса, так что повышение концентрации более 6 мас.% увеличивает потери РЗЭ с торийсодержащим десорбатом.

Совокупность вышеуказанных признаков необходима и достаточна для достижения технического результата изобретения, заключающегося в исключении образования радиоактивного ториевого осадка при обеспечении высокого качества получаемого гипсового продукта и высокой степени извлечения РЗЭ в нерадиоактивный редкоземельный концентрат, что повышает эффективность способа.

В частных случаях осуществления изобретения предпочтительны следующие операции и режимные параметры.

Использование в качестве фосфогипса фосфодигидрата или фосфополугидрата позволяет расширить сырьевую базу способа. Фосфополугидрат или фосфодигидрат могут использоваться как свежеполученные, так и лежалые.

Предварительная обработка фосфодигидрата или лежалого фосфополугидрата водой позволяет снизить переход в раствор выщелачивания фосфора и фтора.

Предварительная обработка свежеполученного фосфополугидрата водным фторсодержащим раствором обеспечивает, наряду со снижением перехода фосфора и фтора в раствор выщелачивания, ускоренный перевод РЗЭ в форму, легкорастворимую в серной кислоте.

Отношение объема используемого для десорбции тория сернокислого раствора к объему сорбента не менее 5:1 обусловлено необходимостью обеспечения степени десорбции тория, достаточной для получения в дальнейшем нерадиоактивного концентрата РЗЭ с Аэфф≤0,740 КБк/кг как из фосфодигидрата, так и фосфополугидрата. При отношении объема сернокислого раствора к объему сорбента менее 5:1 не обеспечивается получение концентрата РЗЭ с Аэфф≤0,740 КБк/кг, особенно, при переработке фосфополугидрата.

Незначительная концентрация тория в торийсодержащем десорбате позволяет использовать последний в обороте при выщелачивании фосфогипса и тем самым снизить расход реагентов на переработку фосфогипса.

Вышеуказанные частные признаки изобретения позволяют осуществить способ в оптимальном режиме с точки зрения исключения образования радиоактивного ториевого осадка при обеспечении высокого качества получаемого гипсового продукта и высокой степени извлечения РЗЭ в нерадиоактивный редкоземельный концентрат.

Сущность заявляемого способа может быть пояснена следующими примерами.

Пример 1. 3,6 кг лежалого фосфодигидрата, содержащего, мас.%: ΣTr2O3 - 0,41, P2O5 - 0,87, F - 0,25, ThO2 - 0,0003 и Na2O - 0,41 и сформированного в виде слоя, пропитывают водой при Ж:Т=0,45:1. Затем проводят выщелачивание фосфодигидрата путем пропускания через его слой раствора серной кислоты объемом 5,04 л с концентрацией 4 мас.% (Ж:Т=1,4:1) с вытеснением и отделением 1,62 л водного раствора, содержащего, г/л: P2O5 - 9,94, ΣTr2O3 - 0,001, Na2O - 6,4, ThO2 - 1,3·10-3, H2SO4 - 1,0, F - 4,56 и переводом РЗЭ и примесных компонентов, в том числе тория, в раствор выщелачивания. После этого производят вытеснение из слоя водой остаточного количества раствора выщелачивания при объемном расходе воды 1,62 л с получением отмытого фосфодигидрата. Раствор выщелачивания в количестве 5,04 л с концентрацией, г/л: H2SO4 - 37,5, P2O5 - 0,38, ΣTr2O3 - 1,55, Na2O - 0,065, ThO2 - 1,84·10-3 и F - 0,52 направляют на сорбционное извлечение РЗЭ. Извлечение РЗЭ в раствор выщелачивания составило 53%, тория - 86%.

Отмытый фосфодигидрат содержит в пересчете на CaSO4, мас.%: P2O5 - 0,33, в том числе водорастворимый - менее 0,01, F - не обнаружен, ThO2 - 4,2·10-5, водорастворимый Na2O - менее 0,001, свободную H2SO4 - не более 0,05. Содержание примесей фосфора, фтора, водорастворимого натрия и радионуклидов в отмытом фосфодигидрате - ниже регламентируемых для производства гипсовых строительных материалов и цемента. Отмытый фосфодигидрат нейтрализуют до рН 7 кальцийсодержащим реагентом в виде гашеной извести Са(OH)2 при ее расходе 2,2 г на 1 кг фосфодигидрата. После термоообработки при температуре 200°C получают гипс марки Г5 (ГОСТ 125-79).

Извлечение РЗЭ из раствора выщелачивания осуществляют с использованием сульфоксидного катионита КУ-2-8чС с получением 5,04 л обедненного по РЗЭ и торию сернокислого раствора, содержащего, г/л: P2O5 - 0,38, ΣTr2O3 не более 0,001, Na2O - 0,038, ThO2 - 2,2·10-4 и F - 0,52, который доукрепляют серной кислотой до 4 мас.% и направляют на выщелачивание. Степень сорбции РЗЭ составила 99,92%, ThO2 87,9%. Содержание тория в сорбенте - 1·10-3 мас.%, то есть сорбент не радиоактивен. Затем осуществляют десорбцию тория из насыщенного катионита сернокислым раствором с концентрацией 4 мас.% при отношении объема сернокислого раствора к объему сорбента 5:1 с получением торийсодержащего десорбата. Степень десорбции тория составила 79%, при этом потери РЗЭ - 0,29%. Содержание тория в растворе - 2,15·10-4 мас.%, то есть раствор не радиоактивен. После этого осуществляют десорбцию РЗЭ путем обработки насыщенного сульфокатионита 2,5 л раствора нитрата аммония NH4NO3 с концентрацией 340 г/л. Степень десорбции РЗЭ составила 99,3%.

В полученный в количестве 2,48 л десорбат РЗЭ вводят аммонийсодержащий осадитель в виде смеси газообразного аммиака и диоксида углерода (объемное отношение 2:1) до обеспечения рН 7,5 с образованием и отделением осадка концентрата РЗЭ. Извлечение РЗЭ из десорбата в карбонатный концентрат, содержащий в пересчете на сумму безводных оксидов не менее 60 мас.% суммы оксидов РЗЭ, составило 99,4%. Извлечение РЗЭ из фосфодигидрата в карбонатный концентрат равно 52,1%. Содержание ThO2 относительно суммы оксидов РЗЭ составило 0,021 мас.%, что соответствует удельной эффективной радиоактивности Аэфф - 676 Бк/кг, то есть карбонатный концентрат РЗЭ относится к I классу материалов (Аэфф≤740 Бк/кг), обращение с которыми в производственных условиях осуществляется без каких-либо ограничений.

Аналогичные результаты были получены при переработке такого же количества свежеполученного фосфодигидрата.

Пример 2. 3,5 кг лежалого фосфополугидрата, содержащего, мас.%: ΣTr2O3 - 0,572, P2O5 - 1,10, F - 0,34, ThO2 - 0,0012 и Na2O - 0,256 и сформированного в виде слоя, пропитывают водой при Ж:Т=0,45:1. Затем проводят выщелачивание фосфополудрата путем пропускания через его слой раствора серной кислоты объемом 10,55 л с концентрацией 3 мас.% (Ж:Т=3,01:1) с вытеснением и отделением 1,4 л водного раствора, содержащего, г/л: P2O5 - 7,38, ΣTr2O3 - 0,069, Na2O - 3,73, ThO2 - 11,1·10-3, H2SO4 - 0, F - 1,46 и переводом РЗЭ и примесных компонентов, в том числе тория, в раствор выщелачивания. После этого производят вытеснение из слоя водой остаточного количества раствора выщелачивания при объемном расходе воды 1,4 л с получением отмытого фосфополудрата. Раствор выщелачивания в количестве 10,55 л с концентрацией, г/л: H2SO4 - 30,0, P2O5 - 1,28, ΣTr2O3 - 1,479, Na2O - 0,187, ThO2 - 2,8·10-3 и F - 0,85 направляют на сорбционное извлечение РЗЭ. Извлечение РЗЭ в раствор выщелачивания составило 78,0%, тория 79,4%.

Отмытый фосфополугидрат содержит в пересчете на CaSO4, мас.%: P2O5 - 0,50, в том числе водорастворимый менее 0,01, F - не обнаружен, ThO2 - 3,53·10-4, водорастворимый Na2O - менее 0,001, свободную H2SO4 не более 0,05. Содержание примесей фосфора, фтора, водорастворимого натрия и радионуклидов в отмытом фосфополугидрате - ниже регламентируемых для производства гипсовых строительных материалов и цемента. Отмытый фосфополугидрат нейтрализуют до рН 6 кальцийсодержащим реагентом в виде гашеной извести Са(OH)2 с ее расходом 2,1 г на 1 кг фосфополугидрата. После термоообработки при температуре 200°C получают гипс марки Г5 (ГОСТ 125-79).

Извлечение РЗЭ из раствора выщелачивания осуществляют с использованием сульфоксидного катионита КУ-2-8чС с получением 10,55 л обедненного по РЗЭ и торию сернокислого раствора, содержащего, г/л: P2O5 - 1,28, ΣTr2O3 0,001, Na2O - 0,114, ThO2 - 1,29·10-3 и F - 0,52, который доукрепляют серной кислотой до 3 мас.% и направляют на выщелачивание. Степень сорбции РЗЭ составила 99,93%, ThO2 54,0%. Содержание тория в сорбенте 0,0037 мас.%, то есть сорбент не радиоактивен. Затем осуществляют десорбцию тория из насыщенного катионита сернокислым раствором с концентрацией 3 мас.% при отношении объема сернокислого раствора к объему сорбента 6:1 с получением торийсодержащего десорбата, который отделяют от сорбента. Степень десорбции тория составила 77,7%, при этом потери РЗЭ - 0,30%. Содержание тория в растворе 2,1·10-3 мас.%, то есть раствор не радиоактивен. После этого осуществляют десорбцию РЗЭ путем обработки насыщенного сульфокатионита 2,5 л раствором нитрата аммония NH4NO3 с концентрацией 375 г/л. Степень десорбции РЗЭ составила 99,1%.

В полученный в количестве 2,48 л десорбат РЗЭ вводят аммонийсодержащий осадитель в виде смеси газообразного аммиака и диоксида углерода (объемное отношение 2:1) до обеспечения рН 7,45 с осаждением и отделением карбонатного концентрата РЗЭ. Извлечение РЗЭ из десорбата в карбонатный концентрат, содержащий в пересчете на сумму безводных оксидов не менее 60 мас.% суммы оксидов РЗЭ, составило 99,6%. Извлечение РЗЭ из фосфополугидрата в карбонатный концентрат равно 76,7%. Содержание ThO2 относительно суммы оксидов РЗЭ составило около 0,018 мас.%, что соответствует удельной эффективной радиоактивности Аэфф 580 Бк/кг, то есть карбонатный концентрат РЗЭ относится к I классу материалов (Аэфф≤740 Бк/кг), обращение с которыми в производственных условиях осуществляется без каких-либо ограничений.

Пример 3. 3,6 кг свежеполученного фосфополугидрата, содержащего, мас.%: ΣTr2O3 - 0,574, P2O5 - 1,31, F - 0,30, ThO2 - 0,0015 и Na2O - 0,26 и сформированного в виде слоя, обрабатывают в течение 8 часов 1,476 л водного раствора (при Ж:Т=0,41:1) (0,41 л на 1 кг фосфополугидрата), содержащего 10,3 г/л фторида аммония NH4F (5,3 г/л фтор-иона). Затем проводят выщелачивание фосфополугидрата путем пропускания через его слой раствора серной кислоты объемом 12,6 л с концентрацией 6 мас.% (Ж:Т=3,5:1) с вытеснением и отделением 1,47 л фторсодержащего водного раствора, содержащего, г/л: P2O5 - 5,31, ΣTr2O3 - 0,076, Na2O - 2,68, ThO2 - 8·10-6, H2SO4 - 0, F - 5,65 и переводом РЗЭ и примесных компонентов, в том числе тория, в раствор выщелачивания. После этого производят вытеснение из слоя водой остаточного количества раствора выщелачивания, при объемном расходе воды 1,476 л с получением отмытого фосфополугидрата. Раствор выщелачивания в количестве 12,6 л с концентрацией, г/л: H2SO4 - 53, P2O5 - 2,16, ΣTr2O3 - 1,304, Na2O - 0,156, ThO2 3,02·10-3 и F - 1,09 направляют на сорбционное извлечение РЗЭ. Извлечение РЗЭ в раствор выщелачивания составило 79,5%, тория 70,6%.

Отмытый фосфополугидрат содержит в пересчете на CaSO4, мас.%: P2O5 - 0,38, в том числе водорастворимый менее 0,01, F - не обнаружен, ThO2 - 4,41·10-4, водорастворимый Na2O - менее 0,001, свободную H2SO4 не более 0,06. Содержание примесей фосфора, фтора, водорастворимого натрия и радионуклидов в отмытом фосфополугидрате - ниже регламентируемых для производства гипсовых строительных материалов и цемента. Отмытый фосфополугидрат нейтрализуют до рН 8 кальцийсодержащим реагентом в виде гашеной извести Са(OH)2 с ее расходом 2,3 г на 1 кг фосфополугидрата. После термоообработки при температуре 200°C получают гипс марки Г4 (ГОСТ 125-79).

Извлечение РЗЭ из раствора выщелачивания осуществляют с использованием сульфоксидного катионита КУ-2-8чС с получением 12,6 л обедненного по РЗЭ и торию сернокислого раствора, содержащего, г/л: P2O5 - 2,16, ΣTr2O3 - 0,001, Na2O - 0,104, ThO2 - 3,2·10-4 и F - 0,52, который доукрепляют серной кислотой до 6 мас.% и направляют на выщелачивание. Степень сорбции РЗЭ составила 99,92%, ThO2 85%. Содержание тория в сорбенте 0,0042 мас.%, то есть сорбент нерадиоактивен. Затем осуществляют десорбцию тория из насыщенного катионита сернокислым раствором с концентрацией 6 мас.% при отношении объема сернокислого раствора к объему сорбента 6:1 с получением торийсодержащего десорбата, который отделяют от сорбента. Степень десорбции тория составила 90%, при этом потери РЗЭ - 0,38%. Содержание тория в растворе 6,5·10-4 мас.%, то есть раствор не радиоактивен и его используют при выщелачивании фосфогипса. После этого осуществляют десорбцию РЗЭ путем обработки насыщенного сульфокатионита 2,5 л раствором нитрата аммония NH4NO3 с концентрацией 380 г/л. Степень десорбции РЗЭ составила 99,2%. В полученный в количестве 2,48 л десорбат РЗЭ вводят аммонийсодержащий осадитель в виде смеси газообразного аммиака и диоксида углерода (объемное отношение 2:1) до обеспечения рН 7,5 с осаждением и отделением карбонатного концентрата РЗЭ. Извлечение РЗЭ из десорбата в карбонатный концентрат, содержащий в пересчете на сумму безводных оксидов не менее 60 мас.% суммы оксидов РЗЭ, составило 99,5%. Извлечение РЗЭ из фосфополугидрата в карбонатный концентрат равно 78,11%. Содержание ThO2 относительно суммы оксидов РЗЭ составило около 0,02 мас.%, что соответствует удельной эффективной радиоактивности Аэфф 644 Бк/кг, то есть карбонатный концентрат РЗЭ относится к I классу материалов (Аэфф≤740 Бк/кг), обращение с которыми в производственных условиях осуществляется без каких-либо ограничений.

Из приведенных Примеров 1-3 видно, что заявляемый способ позволяет эффективно перерабатывать фосфодигидрат и фосфополугидрат с получением нерадиоактивного редкоземельного концентрата и качественного гипсового продукта при исключении образования радиоактивного ториевого осадка. Получающиеся при этом промежуточные твердые и жидкие материалы по содержанию природных радионуклидов так же, как и карбонатный концентрат РЗЭ, относятся к I классу материалов, что упрощает реализацию способа. Извлечение РЗЭ из фосфогипса в нерадиоактивный карбонатный концентрат достигает 78,11%.

.1. Способ переработки фосфогипса, включающий его предварительную водную обработку, выщелачивание фосфогипса путем пропускания раствора серной кислоты с концентрацией 3-6 мас.% через его слой с вытеснением и отделением водного раствора и переводом РЗЭ и примесных компонентов, в том числе тория, в раствор выщелачивания, остаточное количество которого вытесняют из фосфогипса водой, нейтрализацию промытого фосфогипса с получением гипсового продукта, извлечение РЗЭ и тория из раствора выщелачивания сорбцией с использованием сульфоксидного катионита и образованием обедненного по РЗЭ и торию сернокислого раствора, который используют в обороте, десорбцию РЗЭ и тория из насыщенного катионита с получением десорбата, при этом десорбцию РЗЭ ведут путем обработки катионита раствором соли аммония с последующим осаждением РЗЭ из десорбата аммонийсодержащим осадителем и отделением осадка РЗЭ, отличающийся тем, что выщелачивание фосфогипса раствором серной кислоты ведут при Ж:Т не менее 1,4:1, а десорбцию РЗЭ и тория из насыщенного катионита осуществляют последовательно - вначале тория путем обработки катионита сернокислым раствором с концентрацией 3-6 мас.% с получением торийсодержащего десорбата, а затем РЗЭ с получением десорбата, содержащего РЗЭ.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве фосфогипса используют фосфодигидрат или лежалый фосфополугидрат, при этом их предварительную обработку ведут водой.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве фосфогипса используют свежеполученный фосфополугидрат, при этом его предварительную обработку ведут водным фторсодержащим раствором.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что отношение объема используемого для десорбции тория сернокислого раствора к объему сорбента составляет не менее 5:1.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что торийсодержащий десорбат используют в обороте при выщелачивании фосфогипса.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к способу переработки бериллиевых концентратов, содержащих флюорит, в частности к переработке бертрандит-фенакит-флюоритового концентрата, и может быть использовано при производстве гидроксида бериллия.

Изобретение относится к способу совместной переработки бериллиевых концентратов. Согласно изобретению берилловый концентрат активируют путем его измельчения до получения рентгеноаморфного продукта с крупностью частиц менее 5 мкм, а бертрандит-фенакит-флюоритовый концентрат активируют путем добавления в него фторсодержащих соединений в количестве, обеспечивающем содержание фтора 10÷25 мас.%.

Изобретение относится к области гидрометаллургии благородных металлов, в частности к переработке золотосульфидного сырья, не содержащего органического углеродистого вещества.

Изобретение относится к металлургии, в частности к способу переработки литиевых концентратов. Способ включает сульфатизацию концентрата серной кислотой, выщелачивание сульфатизированного концентрата, разделение пульпы выщелачивания на сульфатный раствор и нерастворимый кек.

Изобретение относится к металлургии, в частности к способу переработки лепидолитовых и сподуменовых концентратов. Способ включает приготовление шихты из лепидолитового и сподуменового концентратов, активирующую подготовку шихты, получение сернокислотного раствора сернокислотным выщелачиванием с разделением пульпы выщелачивания на раствор сульфата лития и кек.

Изобретение относится к переработке бериллийсодержащих рудных концентратов до гидроксида бериллия. Способ включает активацию смеси, сульфатизацию активированной смеси серной кислотой, выщелачивание сульфатизированной смеси, разделение пульпы выщелачивания на раствор сульфата бериллия и кек, осаждение гидроксида бериллия из раствора.

Изобретение относится к способу получения соединений редкоземельных металлов (РЗМ) при комплексной переработке фосфатного сырья, в частности апатитов. Предложен способ сернокислотного разложения РЗМ-содержащего фосфатного сырья с концентрированием РЗМ в фосфогипсе.

Изобретение относится к способу переработки труднообогатимых упорных урановых руд, содержащих браннерит. Способ заключается в том, что измельченную до крупности минус 0,3 мм руду обрабатывают 1-40% раствором бифторида аммония при соотношении Т:Ж=1:(1-5) и температуре 50-80°C в течение 1-4 часов.
Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Для получения алюмокалиевых квасцов подготавливают сырье, в качестве которого используют остатки доманиковых образований, содержащие алюминий, кремнезем, органическое вещество и включающие редкие и редкоземельные элементы.

Способ извлечения редкоземельных элементов из фосфогипса включает сернокислотное выщелачивание РЗМ из пульпы фосфогипса с наложением ультразвуковых колебаний, разделение пульпы выщелачивания на продуктивный раствор РЗМ и кек, осаждение коллективного концентрата РЗМ из продуктивного раствора с получением водной фазы.

Изобретение относится к технологии редких и радиоактивных элементов и может быть использовано для получения концентратов редких и редкоземельных элементов из монацита.

Изобретение относится к способу извлечения катионов европия (III) из бедного или техногенного сырья с помощью жидкостной экстракции. Способ извлечения катионов европия (III) включает жидкостную экстракцию из водно-солевых растворов с использованием в качестве экстрагента изооктилового спирта.

Изобретение относится к области химии комплексных соединений редкоземельных металлов, а именно к новым летучим соединениям иттербия и способу их синтеза. Летучие соединения иттербия представляют собой трис-циклопентадиенильные общей формулы {(R1-С5Н4)(R2-C5H4)(R3-C5H4)Yb}, где R1, R2, R3 - алкильные радикалы, C5H4 - циклопентадиенильный лиганд, Yb - иттербий, причем алкильные радикалы содержат в качестве заместителей атомы фтора и имеют общую формулу R1, R2, R3=CF3(СН2)n, где n=2-3.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ извлечения редкоземельных элементов (РЗЭ) из экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК) включает пропускание исходной ЭФК через колонну с сорбентом при температуре 20-85°C и последующее пропускание десорбирующего раствора.

Изобретение может быть использовано в производстве сцинтилляционной керамики с повышенным световыходом. Способ получения порошка фторида бария, активированного фторидом церия, включает взаимодействие раствора фторида аммония с раствором, содержащим нитрат бария и нитрат церия.

Изобретение относится к способу извлечения редкоземельных элементов (РЗЭ) из экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК). Способ включает использование анионита фосфатно-смешанной формы в циклическом процессе сорбции-десорбции.

Изобретение относится к электролитическому способу получения наноразмерного порошка гексаборида церия, включающему синтез гексаборида церия из расплавленных сред в атмосфере очищенного и осушенного аргона.

Изобретение относится к технологиям жидкостной экстракции, в частности получению концентрата редкоземельных металлов, в цветной и черной металлургии, при переработке отходов химических и металлургических производств, а также для очистки шахтных и рудничных и промышленных сточных вод.
Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Для получения алюмокалиевых квасцов подготавливают сырье, в качестве которого используют остатки доманиковых образований, содержащие алюминий, кремнезем, органическое вещество и включающие редкие и редкоземельные элементы.

Изобретение относится к гидрометаллургии лантаноидов, а именно к получению кристаллических нанопорошков оксидов лантаноидов. Способ получения порошков индивидуальных оксидов лантаноидов включает осаждение соли лантаноидов из азотнокислых растворов твердой щавелевой кислотой при непрерывном введении полиакриламида, отделение ее, промывку, сушку, термообработку полученного осадка и последующую обработку в слабом переменном магнитном поле с частотой 20÷50 Гц и амплитудой 0,05÷0,1 Тл.
Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ переработки фосфогипса на сульфат аммония и фосфомел включает конверсию фосфогипса раствором карбоната аммония с последующим отделением осадка фосфомела от раствора сульфата аммония фильтрацией.
Наверх