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

УДК661.865+661.866 СОРБЦИОННАЯ КОНВЕРСИЯ - ЭФФЕКТИВНЫЙ МЕТОД ОТДЕЛЕНИЯ ФТОРА ИФОСФОРА ПРИ ПЕРЕРАБОТКЕ ФТОР-ФОСФАТНЫХ ИФОСФАТНЫХ КОНЦЕНТРАТОВ РЗЭ, ПОЛУЧАЕМЫХ ИЗ ХИБИНСКОГО АПАТИТОВОГО КОНЦЕНТРАТА Э.П. Локшин, О.А. Тареева, И.Р. Елизарова Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра РАН, Апатиты, Россия Аннотация Сорбционная конверсия фосфатных концентратов редкоземельных элементов низко концентрированной азотной кислотой в присутствии сульфокатионита позволяет эффективно отделить РЗЭ от фтора и фосфора. Исследовано влияние концентрации азотной кислоты и температуры на эффективность сорбционной конверсии фосфатов РЗЭ, а также поведение катионных примесей в процессе сорбционной конверсии. Ключевые слова: редкоземельные элементы, радионуклиды, сорбционная конверсия, азотная кислота, фосфатный редкоземельный концентрат, хибинский апатитовый концентрат. SORPTION CONVERSION IN SEPARATION OF PHOSPHORUS AND FLUORINE FROM THE PROCESS OF FLUORINE-PHOSPHATE AND PHOSPHATE REE CONCENTRATES OBTAINED FROM KHIBINY APATITE CONCENTRATE E.P. Lokshin, O.A. Tareeva, I.R. Elizarova I. V. Tananaev Institute o f Chemistry and Technology o f Rare Elements and Mineral Raw Materials o f the Kola Science Centre o f the RAS, Apatity, Russia Abstract Sorption conversion of REE phosphate concentrates with weak nitric acid solutions in the presence of sulphocationate is effective in separating of REE from fluorine and phosphorus. The work discusses the effect of nitric acid concentration and temperature on sorption conversion of REE phosphates, and behavior of cation impurities during the process. Keywords: rare earth elements, radionuclides, sorption conversion, nitric acid, phosphate rare earth elements concentrate, Khibiny apatite concentrate. Фтор-фосфатные концентраты РЗЭ осаждаются из экстракционной фосфорной кислоты дигидратного процесса введением содержащих фторид-ион соединений [1]. Фосфатные концентраты РЗЭ, содержащие < 2 мас. % фтора, получают нейтрализацией газообразным аммиаком полученного азотнокислотным растворением апатита азотно­ фосфорнокислого раствора, из которого предварительно выделяют значительную часть нитрата кальция и содержащих фтор соединений [2]. Оптимизация условий осаждения позволила увеличить степень осаждения РЗЭ до > 92 отн. %, при этом формирование концентрата осуществляется при повышенной температуре 85-950С [3]. В концентраты попадает значительнаячасть содержащегося в апатите тория, а в фосфатный концентрат и урана. Для отделения фосфора и фтора предлагался ряд подходов, основанных на растворении фосфатного концентрата в концентрированных минеральных кислотах (обычно азотной кислоте) и последующем извлечении РЗЭ экстракцией или оксалатным осаждением. Эти методы позволяют освободиться от фосфора и фтора, но имеют недостатки, определяющиеся, в частности, повышенным расходом реагентов и особенно проявляющиеся при переработке относительно бедных фтор-фосфатных концентратов. Поэтому актуальна разработка более совершенного метода их переработки. Установлено, что концентраты, хоть и в малой степени, растворимы в низко концентрированных растворах кислот. С другой стороны, из низко концентрированных растворов кислот возможна сорбция катионов сульфокатионитом, при этом наиболее эффективно из содержащихся в концентратах катионов сорбируются РЗЭ. Это позволило предложить отделять фосфор и фтор из концентратов сорбционной конверсией. Метод состоит в совмещении в едином процессе растворения компонентов концентрата в кислотном растворе и сорбции катионов из кислотного раствора сульфоксидным компонентом. При допущении, что концентраты состоят из средних фосфатов и фторидов, переход катионов РЗЭ в сорбент описывается реакциями: T ^ - x ^ O ^ + (3 +>’)H+р-р ^ Tr3^ + H 3 PO 4 + XH 2 O + ) H р-р ^ T^+сорб. + zH+сорб. и T ^ ^ O ^ + (3 +V)H+р-р ^ Tr р-р+ 3HF + H 2 O + >’H+р-р ^ T^+сорб. + zH+сорб. Сходным образом в сорбент переходят и другие катионы. Высокая прочность связей катионов с функциональной группой сульфокатионита обеспечивает их эффективную сорбцию с одновременной 85