Труды КНЦ вып.9 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 1/2018(9) часть 1)

В данной работе представлены результаты исследования возможности гидродифторидной переработки лопаритового концентрата Ловозерского месторождения Кольского полуострова с извлечением всех ценных компонентов. По данным рентгенофазового анализа исследуемый концентрат был представлен преимущественно лопаритом (Na, Ce, Ca)(Ti, Nb)O3. Кроме того, лопариту в нем сопутствовали кремний, железо, алюминий, торий и распространенный породообразующий минерал эгирин, являющийся силикатом натрия и железа. Термогравиметрическое исследование показало, что взаимодействие лопаритового концентрата с NH 4 HF 2 начинается в сухой шихте при 100 оС с выделением тепла, выше 121оС на этот процесс накладывается эндотермический эффект плавления фторирующего реагента, и далее реакция протекает в расплаве, с максимальной скоростью при 165 оС и завершается при 205 оС (рис.). 1 0 - з 20- 5 30- 40- 50 т г 121 ^ 7 V \ ДТА \ ^ д т Г ^ К I \ 205 - 1 0 7 ^ \\ 165 ""Т ---- 1--- 1--- 1--- 1--- Г 270 —- 1 1-Т■1----1---Г 50 100 150 200 250 300 Температура, °С Термограмма взаимодействия лопаритового концентрата с NH 4 HF 2 Продукт, выделенный при 205 оС, по данным рентгенофазового анализа представлял собой смесь в основном фтораммониевых солей (NH4) 2 TiF 6 , (NH 4 )3NbOF 6 и (NH4) 2 SiF 6 . Таким образом, процесс фторирования лопарита гидродифторидом аммония можно представить следующим образом: (Na, Ce, Ca)(Ti, Nb)O3 + NH 4 HF 2 ^ (NH 4 ) 2 TiF 6 + (NH 4 ) 3 NbOF 6 + NH 4 CeF 4 + NaF + CaF 2 + NH3f + H 2 O. Кинетические исследования процесса фторирования лопаритового концентрата гидродифторидом аммония проводили по количеству выделившегося аммиака при температурах 140, 150, 160 и 165 оС и массовом соотношении концентрата к фторирующему реагенту 1 : 1,7. На основании полученных экспериментальных данных были выполнены расчеты энергии активации, порядка реакций и констант скоростей реакций взаимодействия лопаритового концентрата с NH4HF2. Для расчета использовали обобщенное топохимическое уравнение Колмогорова — Ерофеева [6]. Результаты приведены в табл. 1. Таблица 1 Значения порядка реакции и констант скоростей фторирования лопаритового концентрата гидродифторидом аммония при различных температурах Температура, оС Порядок реакции Константа скорости, мин-1 140 1,54 0,00847 150 1,70 0,01314 160 1,85 0,02286 165 1,87 0,02544 74,39 кДж/моль. Анализ изменения констант скоростей показал, что в расплаве фторирующего реагента взаимодействие протекает в кинетической области. Невысокое значение величины энергии активации взаимодействия лопаритового концентрата с гидродифторидом аммония указывает на то, что лопаритовые концентраты должны сравнительно легко вскрываться этим фторирующим реагентом. Исходя из результатов термогравиметрического и кинетического анализов, вскрытие лопаритового концентрата проводили при температуре 170-180 оС и массовом соотношении концентрата к фторирующему реагенту 1 : 1,7. Процесс фторирования проводили ступенчато, добавляя необходимое количество NH 4 HF 2 в две 146