ПОЛУЧЕНИЕ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ СОРБЦИОННОЙ КОНВЕРСИЕЙ АПАТИТОВОГО КОНЦЕНТРАТА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СУЛЬФОКАТИОНИТА В НАТРИЕВОЙ ИЛИ КАЛИЕВОЙ ФОРМАХ
Аннотация
Цель работы – продолжение разработки новой эффективной гидрохимической технологии переработки апатитового концентрата, позволяющей получать в качестве продукта фосфорную кислоту с пониженным содержанием примесей, использовать все ценные компоненты апатитового концентрата. Изучена зависимость эффективности разложения апатитового концентрата фосфорнокислым раствором при температуре 20 и 50 °С в присутствии сульфокатионита КУ-2-8чС в Na+- и К+ - формах. Исследовано влияние условий разложения (расхода и формы сорбента, отношения Ж:Т, температуры взаимодействия) на степень разложения концентрата, полноту поглощения сорбентом основных катионов металлов концентрата, содержание примесей в получающемся фосфорнокислом растворе, состав неразложившихся остатков. Установлена возможность достижения высокой степени разложения концентрата (до 99,5 %). Показана высокая эффективность сорбции кальция и стронция (до 90,2 и 93,4 % соответственно). Сорбция РЗЭ цериевой группы проходила лучше, чем РЗЭ средней и иттриевой групп. Увеличение температуры с 20 до 50 °С снижало сорбцию РЗЭ на 14-170 %. Наиболее трудно сорбировались алюминий, торий и уран. Найдено, что непосредственно в процессе разложения достигается эффективная очистка фосфорной кислоты от примеси фтора. Эффективность очистки от фтора при использовании сорбента в К+ - форме больше, чем при использовании сорбента в Na+- форме. Показана возможность очистки полученной кислоты от натрия или калия методом электродиализа в двухкамерном электродиализаторе, снабженном катионообменной мембраной. Найдено, что перед электродиализом необходима предварительная очистка получаемого в процессе разложения апатитового концентрата фосфорнокислого раствора от кальция. Для этого исследована дополнительная очистка фосфорнокислого раствора сорбцией сульфокатионитом. Более низкая сорбция из фосфорнокислого раствора Al, Ti, Fe, Th и U объяснена образованием этими элементами устойчивых анионных комплексов или недиссоциированных молекул. Разрабатываемая технология получения фосфорной кислоты из апатитового концентрата не требует использования серной кислоты, имеет ряд других преимуществ. Содержание примесей в получаемой фосфорной кислоте значительно меньше, чем в экстракционной фосфорной кислоте, получаемой при сернокислотной переработке апатитового концентрата.
Литература
Кudrin V.S., Chistov L.B. The state of the mineral resource base of rare-earth metals, the prospects for its development and mastering. Mineral. Resursy Rossii. 1996. N 5. P. 6–12 (in Russian).
Soltani F., Abdollahy M., Petersen J., Ram R., Moradkhani D. Leaching and recovery of phosphate and rare earth elements from an iron-rich fluorapatite concentrate: Part II: Selective leaching of calcium and phosphate and acid baking of the residue. Hydrometallurgy. 2019. V. 184. N 1. P. 29-38.
Goldinov A.L., Kopylev B.A. Complex nitric acid processing of phosphate raw materials. L.: Khimiya. 1982. 208 p. (in Russian).
Jorjani E., Bagherieh A.H., Chelgani S.C. Rare earth elements leaching from Chadormalu аpatite concentrate: Laboratory studies and regression predictions. Korean J. Chem. Eng. 2011. V. 28. N 2. Р. 557-562.
Wang Liangshi, Long Zhiqi, Huang Xiaowei, Yu Ying, Cui Dali, Zhang Guocheng. Recovery of rare earths from wet-process phosphoric acid. Hydrometallurgy. 2010. V. 101. N 1-2. P. 41-47.
Renteria-Villalobos M., Vioque I., Mantero J., Manjon G. Radiological, chemical and morphological characterizations of phosphate rock and phosphogypsum from phosphoric acid factories in SW Spain. J. Hazard. Mater. 2010. V. 181. N 1-3. P. 193-203.
Lokshin E.P., Tareeva O.A. Isolation of lanthanides from extraction phosphoric acid of dihydrate process. Zhurn. Prikl. Khim. 2010. V. 83. N 6. P. 899-905 (in Russian).
Lokshin E.P., Tareeva O.A., Elizarova I.R., Kalinnikov V.T. Recovery of rare earth elements from the wet process phosphoric acid. Russ. J. Appl. Chem. 2015. V. 88. N 1. Р. 1–12. DOI 10.1134/S1070427215010012.
Singh M. Treating waste phosphogypsum for cement and plaster manufacture. Cement concr. res. 2003. V. 32. P. 1033-1038.
Potgieter J.H., Potgieter S.S., McCrindle R.I., Strydom C.A. An investigation into the effect of various chemical and рhysical treatments of a South African phosphogypsum to render it suitable as a set retarder for cement. Cement concr. res. 2003. V. 33. P. 1223-1227.
Kolokolnikov V.A., Kovalyov M.I. The technology of processing technical calcium carbonate obtained from phosphogypsum into pure calcium carbonate and rare earth concentrate. Khim. Interesakh Ustoych. Razvit. 2009. V. 17. N 4. P. 393-399 (in Russian).
Sizaikov V.M., Nutrikhina S.V., Levin B.V. The technology of complex processing of phosphogypsum by the conversion method to produce ammonium sulfate, phosphomel and new products. Zap. Gorn. In-ta. 2012. V. 197. P. 239-244 (in Russian).
Lokshin E.P., Tareeva O.A. Production of high-quality gypsum raw materials from phosphogypsum. Russ. J. Appl. Chem. 2015. V. 88. N 4. Р. 567-573. DOI: 10.1134/S1070427215040023.
Lokshin E.P., Tareeva O.A., Elizarova I.R. Agitation laching of rare earth elements from phosphogypsum by weak sulfuric solutions. Theor. Found. Chem. Eng. 2016. V. 50. N 5. P. 857-862. DOI 10.1134/S0040579516050134.
Kochetkov S.P., Smirnov N.N., Ilyin A.P. Concentration and purification of extraction phosphoric acid. Ivanovo: ISUCT. 2007. 304 p (in Russian).
Smirnova D.N., Smirnov N.N., Ilyin A.P., Kochetkov S.P. Problems and prospects of production and qualification of phosphoric acid. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim.Tekhnol. 2017. V. 60. N 7. P. 48-56 (in Russian).
Lokshin E.P., Tareeva O.A., Elizarova I.R. New approach to processing of the apatite concentrate. Russ. J. Appl. Chem. 2016. V. 89. N 7. P. 1082-1088. DOI: 10.1134/S1070427216070065.
Lokshin E.P., Tareeva O.A., Elizarova I.R. Isolation of rare earth elements from ammonium salts solutions. Theor. Found. Chem. Eng. 2015. V. 49. N 4. P. 555-559. DOI 10.1134/S0040559515040144.
Lokshin E.P., Tareeva O.A., Elizarova I.R. Processing sulfocationionite saturated during the phosphoric acid de-composition of the Khibiny apatite concentrate. Khim. Tekhnol. 2019. V. 20. N 4. P. 163-170 (in Russian). DOI: 10.31044/1684-5811-2019-20-4-163-170.
Frayret J., Castetbon A., Trouve G., Potin-Gautier M. Solubility of (NH4)2SiF6, K2SiF6 and Na2SiF6 in acidic solutions. Chem. Phys. Lett. 2006. V. 427. P. 356–364. DOI: 10.1016/j.cplett.2006.06.044.
