Труды КНЦ вып.5 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 5/2015(31))

В ИХТРЭМС КНЦ РАН и Институте металлургии УРО РАН разработан альтернативный метод переработки ЭК [4]. Суть его заключается в следующем. Эвдиалитовый концентрат разлагают 25-37%-й соляной или 35-60%-й азотной кислотой при расходе 90-110% от стехиометрического количества, что обеспечивает практически полное разложение кислоторастворимой части концентрата. Гелеобразный продукт разложения подвергают водной обработке в автоклавных условиях при температуре 175-250оС в течение 1-4 ч. В этих условиях соли РЗЭ, щелочных и щелочноземельных элементов переходят в раствор, а соли циркония, ниобия и других металлов гидролизуются и концентрируются вместе с кремнеземом в нерастворимом осадке. Исследованиями установлено, что основными фазами нерастворимого остатка являются циркон - ZrSiO4, ниобийсодержащий анатаз - Ti(Nb)O 2 и кремнезем - SiO2. После отделения от раствора солей РЗЭ нерастворимый остаток подвергался мокрому гравитационному сепарированию с получением 2 или 3 фракций, содержащих около 50% SiO 2 . Анализ полученных составов предопределил перспективность постановки исследований по дальнейшей переработке продуктов гидрохимии пирометаллургическими способами [5 - 8 ]. Ранее выполненные работы показали, что применение алюминотермического восстановления [7, 8 ] при переработке эвдиалитовых концентратов позволяет получить сплавы (табл.), содержащие железо, марганец, цирконий, титан, ниобий и кремний. Низкое содержание кислорода и азота в сплавах свидетельствовало о незначительном количестве неметаллических включений и, соответственно, перспективности использования таких сплавов в качестве лигатур при получении специальных сталей [9]. Извлечение циркония в сплав достигало более 70%, а титана, марганца и ниобия - более 80%. Стронций, редкоземельные металлы и радионуклиды в виде урана и тория после восстановления ЭК алюминием практически полностью переходили в оксидный продукт - шлак. Химический состав (мас. %) сплавов алюминотермической плавки эвдиалитового концентрата Сплав Zr Ti Fe Mn Nb Si Al O N 1 2 1 . 0 6 . 0 30.2 5.3 2 . 1 34.0 1 .1 - - 2 15.4 5.1 14.6 6 . 1 2 . 6 44.0 0.5 0 . 0 0 1 0 . 0 0 1 Следует отметить, что металлотермический процесс имеет сложный характер и совместное восстановление элементов требует дальнейшего изучения. В частности, эффективная реализация металлотермического процесса во многом зависит от физико-химических свойств образующихся продуктов и их состава, что отражается на формировании монолитного слитка металла и хорошем отделении его от шлака. Например, увеличение содержания железа в металле способствует росту плотности сплавов и межфазного натяжения между металлической и шлаковой фазами [ 1 0 ], что должно облегчать разделение этих фаз. Выявленная тенденция указывает на необходимость оптимизации содержания оксидов железа в шихтовых материалах при металлотермической плавке ЭК, так как излишнее увеличение количества FexOr не способствует росту извлечения в металл циркония и титана [7, 8 ] и будет также приводить к увеличению расхода восстановителя - алюминия. Другое важное направление - установление последовательности образования интерметаллических соединений при восстановлении металлов из силикатных соединений. Решение этой задачи позволит выявить превалирующее образование интерметаллидов и найти рациональные пути получения востребованных продуктов при пирометаллургической переработке. Работа выполнена при финансовой поддержке УрО РАН по проекту № 15-11-3-26 Программы УрО РАН "Фундаментальный базис инновационных технологий оценки, добычи и глубокой комплексной переработки стратегического минерального сырья". Литература 1. Мотов Д.Л., Лештаева Т.Г. Изучение процесса сернокислотного разложения эвдиалитового концентрата // Химическая технология редкометалльного сырья. М.; Л: Наука, 1966. С. 5-26. 2. Некоторые аспекты кислотной переработки эвдиалита / В.И. Захаров, Г.С. Скиба, А.С. Соловьев и др. // Цветные металлы. 2011. № 11. С. 25-29. 3. Пат. Рос. Федерация. № 2040568, С22В 59/00, 34/14. Способ переработки эвдиалитового концентрата / Чекмарев А.М., Чижевская С.В., Поветкина М.В. и др. № 93008059/02; заявл. 10.02.1993; опубл. 10.07.1995, Бюл. № 21. 4. Пат. Рос. Федерация. № 2522074, С22В 59/00, С22В 34/14, С22В 3/06. Способ переработки эвдиалитового концентрата / Матвеев В.А., Калинников В.Т., Майоров Д.В., Красиков С.А. № 2013121367/02; заявл. 07.05.2013; опубл. 10.07.2014, Бюл. № 19. 5. О возможности пирометаллургической переработки эвдиалитовых концентратов / С.А. Красиков, Н.В. Матушкина, Е.А. Кузас, С.Н. Агафонов, В.И. Захаров, А.И. Николаев, А.Р. Алишкин // Исследования и разработки в области химии и технологии функциональных материалов: материалы Всерос. науч. конф. с междунар. участием (Апатиты, 27-30 ноября 2010 г.). Апатиты: КНЦ РАН, 2010. С. 46-47. 6 . Фазообразование при карботермическом восстановлении эвдиалитового концентрата / С.А. Красиков, А.Г. Уполовникова, О.А. Ситникова, А.А. Пономаренко, С.Н. Агафонов, С.В. Жидовинова, Д.В. Майоров // Металлы. 2013. № 4. С. 8-12. 74