Способ переработки монацитового концентрата


 


Владельцы патента RU 2578869:

Рязанцев Юрий Валерьевич (RU)

Изобретение относится к технологии выделения редкоземельных элементов (РЗЭ) из природных фосфорсодержащих концентратов. Монацитовый концентрат обрабатывают при нагревании серной кислотой c получением спека, содержащего сульфаты редкоземельных элементов. Далее осуществляют отмывку спека в две стадии, на первой стадии обработку ведут маточником после выделения осадка редкоземельных элементов, полученного из водного раствора со второй стадии отмывки. На первой стадии отмывку проводят в режиме противотока при T:Ж=1:2÷3, на второй стадии проводят отмывку водой при температуре 5-20°C при T:Ж=1:6÷8. Технический результат заключается в повышении содержания РЗЭ в коллективном редкоземельном концентрате, обеспечении высокой степени очистки от тория, фосфорных соединений, снижении расхода реагентов. 2 з.п. ф-лы, 3 пр.

 

Изобретение относится к технологии выделения редкоземельных элементов (РЗЭ) из природных фосфорсодержащих концентратов.

Известен способ переработки монацитового концентрата (см. Металлургия редкоземельных металлов, тория и урана. Государственное научно-техническое издательство литературы по черной и цветной металлургии. - М.: 1960, с. 31-34), включающий разложение концентрата 93%-ной серной кислотой.

Промышленное применение нашли два варианта:

1. Разложение осуществляется при температуре 180-210°C и расходе 93%-ной серной кислоты 1,5-2,5 т на 1 т концентрата.

2. Разложение осуществляется при температуре 140-160°C и расходе 93%-ной серной кислоты 1,2-1,4 т на 1 т концентрата.

В первом варианте при водном выщелачивании в раствор переходят одновременно редкоземельные металлы (РЗМ) и торий, тогда как во втором часть РЗМ остается в осадке.

В промышленности гораздо более распространен первый вариант, согласно которому расход серной кислоты на 1 т концентрата в 2,5-3,0 раза превышает теоретически необходимое количество. Реакционная масса прогревается при температуре 180-210°C в течение нескольких часов. Более высокая температура приводит к образованию нерастворимого соединения - безводного пирофосфата. При понижении температуры и уменьшении времени сульфатизации снижается степень извлечения РЗЭ.

Получаемый в результате сульфатизации спек выщелачивают охлажденной водой при отношении Т:Ж=1:(9-12) с переводом в раствор сульфатов РЗЭ. Выщелачивание охлажденной (менее 15°C) водой так, чтобы к концу процесса температура не превышала 20-25°C, так как растворимость РЗЭ сильно понижается с повышением температуры.

В раствор переходят РЗЭ, торий и продукты его распада.

Недостатками способа являются большой расход воды и промышленных стоков, высокий расход реагентов и низкое содержание РЗЭ в коллективном редкоземельном концентрате, невысокая степень очистки от тория, фосфорных соединений.

Известен также способ переработки монацитового концентрата (патент РФ 2151206, МПК: С22В 3/00, C01F 17/00, опубл. 20.06.2000), включающий обработку концентрата серной кислотой при нагревании, водную обработку получаемого спека, выделение редкоземельных элементов щавелевой кислотой в виде оксалатного осадка, отделение полученного осадка и перевод оксалатов в гидроксиды обработкой щелочью, согласно изобретению серную кислоту берут в количестве 110-150% от стехиометрии на получение сульфатов редкоземельных элементов, а водную обработку спека проводят в присутствии щавелевой кислоты при температуре 60-80°C и кислотности 1-2N, водную обработку проводят при Т:Ж=1: 4÷5.

Недостатками способа являются повышенный расход реагентов и низкое содержание РЗЭ в коллективном редкоземельном концентрате, низкая степень очистки от тория и продуктов его распада и фосфорных соединений.

Основное отличие заявляемого способа заключается в том, что отмывку спека осуществляют в две стадии, на первой стадии обработку спека ведут при температуре 40-50°C маточником, полученным после выделения редкоземельных элементов в виде осадка, на второй стадии проводят отмывку водой при температуре 5-20°C, отделяют осадок редкоземельных элементов и получают раствор в виде маточника.

Настоящее изобретение направлено на решение задачи повышения содержания РЗЭ в получаемом коллективном концентрате и обеспечение высокой степени очистки от тория и продуктов его распада и фосфорных соединений, а также на снижение расхода реагентов.

Поставленная задача решается тем, что способ переработки монацитового концентрата, включающий отмывку спека, осуществляют в две стадии, на первой стадии при температуре 40-50°C обработку спека ведут маточником после выделения редкоземельных элементов в виде осадка, на второй стадии проводят отмывку при температуре 5-20°C водой, выделяют осадок редкоземельных элементов из раствора второй стадии и получают раствор в виде маточника.

Спек смешивают с маточником при температуре 40-50°C и Т:Ж=1:1÷2 и на первой стадии отмывку проводят в режиме противотока при Т:Ж=1:2÷3. При первой стадии отмывки маточником отмывается избыточная кислотность, торий и продукты его распада, фосфат-ион, и сопутствующие элементы. Температурный интервал первой стадии отмывки 40-50°C обусловлен необходимостью растворения тория и сопутствующих металлов. При этом растворимость редкоземельных элементов при температуре 40-50°C существенно меньше, чем при температуре 5-20°C. В то же время при температуре 40-50°C растворимость тория и продуктов его распада существенно выше, чем в охлажденной воде. Аналогично ведут себя серная и фосфорная кислоты. Противоточная отмывка твердого кека существенно повышает степень очистки от сопутствующих компонентов.

На вторую стадию отмывки направляют спек, кратно очищенный от сопутствующих компонентов и серной и фосфорной кислоты.

На второй стадии проводят отмывку водой при температуре 5-20°C при Т:Ж=1:6÷8. Раствор после второй стадии отмывки имеет существенно меньшую избыточную кислотность, что сокращает расход аммиака на нейтрализации раствора. После выделения из раствора второй стадии отмывки осадка редкоземельных элементов, и после его отделения раствор в виде маточника направляется на первую стадию отмывки. Концентрат редкоземельных элементов содержит 87-92% РЗМ и содержит меньше сопутствующих компонентов.

Сущность заявляемого способа может быть пояснена следующими примерами.

Пример 1

20 г неразмолотого монацитового песка состава, мас. %: Ln2O3 51,4; P2O5 18,2; ThO2 5,1 (446,9 Бк/мл, МЭД γ - излучения 6,5 мкЗв/ч); примесные минералы - остальное, обрабатывают 15 г 93%-ной H2SO4 (140% от стехиометрии) при температуре 220°C в течение 3,5 ч. Полученный спек в количестве 37 г смешивают с 60 мл маточника, полученного после выделения осадка РЗЭ при температуре 40-50°C, фильтруют и осадок промывают в противотоке 80 мл маточником, полученным после выделения и отделения осадка РЗЭ при температуре 40-50°C. Далее отмытый на первой стадии спек подают на вторую стадию и смешивают с 120 мл воды и ведут отмывку при температуре 5-20°C. Раствор после второй стадии отмывки обрабатывают 15 г щавелевой кислоты, пульпу нейтрализуют 6 мл аммиачной воды до pH 1,0-2,0 и перемешивают при 80°C и Т:Ж=1:6 в течение 1 ч. Затем пульпу охлаждают, раствор - маточник отстаивают и отфильтровывают. Осадок оксалатов РЗЭ промывают на фильтре 30 мл воды и обрабатывают при перемешивании 60 мл раствора, содержащего 25 г КОН, в течение 3 часов при 80°C. Фильтрацией отделяют раствор оксалата калия от осадка гидроксидов РЗЭ. Осадок промывают 30 мл воды. Получают 9,3 г осадка гидроксидов состава, мас. %: Ln2O3 91,2; P2O5 0,07; мощность эквивалентной дозы (МЭД) γ - излучения 0,15 мкЗв/ч.

Пример 2

20 г монацитового концентрата состава по Примеру 1, размолотого до 90% <0,315 мм, обрабатывают 15 г 93%-ной серной кислоты (150% от стехиометрии) при температуре 200°C в течение 4 ч. Образовавшийся спек в количестве 39 г смешивают с 80 мл маточника, полученного после выделения и отделения осадка РЗЭ при температуре 40-50°C, фильтруют и осадок промывают в противотоке 80 мл маточником, полученным после выделения и отделения осадка РЗЭ при температуре 40-50°C. Далее отмытый на первой стадии спек подают на вторую стадию и смешивают с 120 мл воды, отмывку ведут при температуре 5-20°C. Раствор после второй стадии отмывки обрабатывают 15 г щавелевой кислоты, пульпу нейтрализуют 6 мл аммиачной воды до pH 1,0-2,0 и перемешивают при 80°C и Т:Ж=1:6 в течение 1 ч. Затем пульпу охлаждают, раствор - маточник отстаивают и отфильтровывают. Осадок оксалатов РЗЭ промывают на фильтре 30 мл воды и обрабатывают при перемешивании 60 мл раствора, содержащего 25 г КОН, в течение 3 часов при 80°C. Фильтрацией отделяют раствор оксалата калия от осадка гидроксидов РЗЭ. Осадок промывают 30 мл воды. Получают 9,3 г осадка гидроксидов состава, мас. %: Ln2O3 89,5; Р2О5 0,09; мощность эквивалентной дозы (МЭД) γ - излучения 0,18 мкЗв/ч.

Пример 3 (по прототипу)

10 г монацитового концентрата состава по Примеру 1, размолотого до 90% <0,074 мм, обрабатывают 9 г 96%-ной серной кислоты (150% от стехиометрии) при температуре 200°C в течение 4 ч. Образовавшийся спек в количестве 16,8 г обрабатывают 80 мл раствора, полученного по примеру 1 (30 мл фильтрата от промывки оксалатов + 30 мл раствора оксалата калия + 20 мл раствора от промывки гидроксидов), с добавлением 2,2 г щавелевой кислоты. Пульпу нейтрализуют 4 мл аммиачной воды до 1N и перемешивают при 60°C в течение 3 ч и Т:Ж=1:5. Затем пульпу охлаждают, и раствор после отстаивания отфильтровывают. Объем сбросного раствора 67 мл. Осадок оксалатов обрабатывают, как в примере 1. Получают 12,0 г осадка гидроксидов состава, мас. %: Ln2O3 36,8; P2O5 0,35; МЭД γ - излучения 0,58 мкЗв/ч.

Таким образом, из приведенных примеров следует, что предлагаемый способ позволяет повысить содержание РЗЭ в гидроксидном осадке до 89-91,5%, при обеспечении высокой степени очистки от тория и продуктов его распада и фосфора и уменьшении расхода аммиачной воды и щавелевой кислоты.

1. Способ переработки монацитового концентрата, включающий обработку концентрата серной кислотой при нагревании, отмывку полученного спека, выделение редкоземельных элементов в виде осадка, отделение осадка редкоземельных элементов от маточника, отличающийся тем, что отмывку спека осуществляют в две стадии, на первой стадии обработкой при температуре 40-50°C маточником, полученным после отделения осадка редкоземельных элементов, на второй - обработкой водой при температуре 5-20°C с получением раствора, из которого выделяют осадок редкоземельных элементов и после его отделения получают раствор в виде маточника, направляемого на первую стадию отмывки.

2. Способ по 1, отличающийся тем, что первую стадию отмывки проводят при T:Ж=1:2÷3 в режиме противотока.

3. Способ по 1, отличающийся тем, что вторую стадию отмывки проводят при T:Ж=1:6÷8.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу переработки железосодержащих монацитовых концентратов. Способ включает обработку концентрата разбавленной соляной кислотой с получением солянокислых растворов FeCl2 и LnCl3.

Изобретение может быть использовано для разделения редкоземельных металлов РЗМ и получения церия и сопутствующих ему других редкоземельных металлов. Способ разделения РЗМ из растворов включает получение азотнокислых растворов РЗМ растворением карбонатов РЗМ в азотной кислоте, экстракцию катионов РЗМ в трибутилфосфат и последующее разделение извлекаемых РЗМ путем реэкстракции, Перед получением азотнокислых растворов РЗМ их карбонаты предварительно окисляют продувкой горячим воздухом с температурой от 300 до 350°С.

Изобретение относится к технологии редких и редкоземельных металлов и может быть использовано на рудоперерабатывающих предприятиях для вскрытия и переработки трудно разлагаемых концентратов для извлечения редкоземельных металлов (РЗМ), циркония, титана и других металлов.

Изобретение относится к гидрометаллургии редких металлов, в частности к способу извлечения редкоземельных элементов (РЗЭ), и может быть использован в технологии хроматографического разделения лютеция и иттербия.

Изобретение относится к способу переработки отходов шлифования постоянных магнитов. Шлифотходы смешивают с концентрированной (не менее 92%) серной кислотой в количестве, необходимом для получения твердого агломерированного продукта.

Изобретение может быть использовано для переработки и дезактивации редкоземельного концентрата (РЗК), выделенного из апатитового концентрата и продуктов его переработки - фосфогипса и экстракционной фосфорной кислоты.

Изобретение относится к способу извлечения тербия (III) из бедного или техногенного сырья с помощью метода флотоэкстракции. В процессе флотоэкстракции катионов тербия (III) используют в качестве органической фазы изооктиловый спирт, а в качестве собирателя ПАВ анионного типа - додецилсульфат натрия в концентрации, соответствующей стехиометрии реакции: Tb+3+3NaDS=Tb(DS)3+3Na+, где Tb+3 - катион тербия (III), DS- - додецилсульфат-ион.
Изобретение относится к способу очистки скандия от тория. Способ включает сорбцию тория из растворов ионитом.

Изобретение может быть использовано при получении редкоземельных металлов (РЗМ) из бедного или техногенного сырья с помощью ионной флотации. Способ извлечения солей празеодима (III) из нитратных растворов включает введение в раствор собирателя - додецилсульфата натрия.

Изобретение относится к области металлургии редких металлов, в частности к способу извлечения скандия из красных шламов - отходов глиноземного производства. Способ включает многократное последовательное выщелачивание красного шлама карбонатным раствором при пропускании через пульпу газовоздушной смеси, содержащей СО2.

Способ извлечения меди (+2) из отработанных растворов относится к промышленной экологии и к химической технологии органических веществ. Способ может быть использован для утилизации жидких отходов производства, в частности отработанных растворов анодного оксидирования алюминия и его сплавов, отработанных растворов гальванического меднения, отработанных растворов травления меди и ее сплавов, отработанных растворов травления печатных плат.

Изобретение относится к извлечению металлов и металлических соединений из металлоносного сырья. Способ включает смешивание с водной средой металлоносной руды и/или источника сырья, содержащего первый металл в нерастворимой форме, хромоносный материал в качестве второго металла, и другие соединения, для получения суспензии, содержащей первый металл в нерастворимой форме, соединения Cr и другие соединения.

Изобретение относится к области металлургии редких металлов, в частности к способу извлечения скандия из красных шламов - отходов глиноземного производства. Способ включает многократное последовательное выщелачивание красного шлама карбонатным раствором при пропускании через пульпу газовоздушной смеси, содержащей СО2.

Изобретение относится к металлургии благородных металлов, в частности к способу аффинажа серебра. Способ включает химическое растворение исходного сырья, очистку раствора от примесей и получение чистого серебра из очищенного раствора.
Изобретение относится к способам выделения концентрата редкоземельных элементов (PЗЭ) из экстракционной фосфорной кислоты, получаемой в дигидратном процессе переработки апатитового концентрата, и может быть использовано в химической промышленности.
Изобретение относится к способам извлечения америция в виде диоксида америция из радиоактивных отходов химико-металлургического производства. Способ включает растворение отходов в концентрированной азотной кислоте, оксалатное осаждение из раствора, сушку и прокаливание оксалата америция до диоксида америция.

Настоящее изобретение относится к способам комплексной переработки отработанных катализаторов. Заявлен способ, в котором извлечение молибдена и церия проводят в две стадии, на первой стадии проводят извлечение соединения молибдена, после чего проводят стадию извлечения соединения церия.

Изобретение относится к области гидрометаллургии благородных металлов и может быть использовано для извлечения золота из хвостов золотоизвлекательных установок, перерабатывающих углистые сорбционно-активные руды и продукты обогащения.

Изобретение относится к области получения цветных металлов, в частности, никеля из сульфидных руд окислительным выщелачиванием с последующей очисткой раствора выщелачивания и электроэкстракцией.
Изобретение относится к аналитической химии, в частности к способу количественного определения церия в стали и сплавах. .

Изобретение относится к технологии редких и редкоземельных металлов и может быть использовано на рудоперерабатывающих предприятиях для вскрытия и переработки трудно разлагаемых концентратов для извлечения редкоземельных металлов (РЗМ), циркония, титана и других металлов.
Наверх