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

С повышением концентрации Н 3 РО 4 в фосфорнокислых растворах особенно заметно снижаются величины Kd магния, кальция, тория и урана, в меньшей степени — стронция. Алюминий, торий, уран, железо и титан легко сорбируются из азотно- и сернокислого раствора, но появление в растворах фтора и фосфат-иона резко снижает величины Kd этих элементов. При сорбционной конверсии эвдиалитового концентрата в азотнокислой среде величина Kd циркония значительно больше, чем в сернокислой. Однако из модельных азотнокислых растворов наблюдалась очень низкая эффективность сорбции циркония, а в условиях, соответствующих имеющимся при сорбционной конверсии эвдиалитового концентрата (концентрации циркония и азотной кислоты, температуре), сорбция циркония не проходила совсем. Вероятной причиной этого отличия является полимеризация циркония в модельных растворах, готовившихся растворением гидроксида или нитрата цирконила, приводящая к образованию трудносорбируемых или несорбируемх полимеризированных ассоциатов, в то время как при разложении эвдиалита цирконий выщелачивается в мономерной форме, которая хорошо поглощается сорбентом до полимеризации. Предварительная термообработка осаждённого из АКВВ фосфатного концентрата РЗЭ при температуре 95 0С вызвала значительное снижение Kd магния, алюминия, титана и урана из-за перехода содержащих их соединений в более труднорастворимые формы. Поскольку, как показано выше, сорбция катионов с большим зарядом, например РЗЭ, щелочноземельных металлов, обычно эффективнее сорбции катионов с меньшим зарядом (особенно щелочных элементов), можно ожидать, что при недостатке сорбента катионы щелочных металлов и другие трудносорбирующиеся катионы будут накапливаться в растворе. Следовательно, расход сорбента может быть меньше стехиометрически необходимого для сорбции всех переходящих в раствор катионов. На эффективность процесса сорбционной конверсии влияют химический состав минерала, концентрация и расход кислоты, расход сорбента, температура и продолжительность процесса. Химический состав минерала определяет его устойчивость в кислотном растворе, вид и соотношение переходящих в раствор катионов. Увеличение концентрации кислоты повышает скорость разложения минералов, влияет на состав и устойчивость катионных комплексов в растворе, но затрудняет сорбцию, поскольку катионы H+, как видно из уравнения (1), являются конкурентами при сорбции переходящих в раствор катионов металлов. Кроме того, концентрация кислоты влияет на скорость и полноту коагуляции золя кремниевой кислоты. Расход кислоты должен влиять на полноту химического разложения компонентов концентрата. При использовании сорбента в NH4+-, №+- или К+-формах он не может быть меньше требуемого для связывания в соль выделяющихся из сорбента катионов № или K. Количество используемого сорбента должно быть достаточно, прежде всего, для сорбции из раствора наиболее ценных компонентов — РЗЭ, циркония, гафния, ниобия, тантала. Повышение температуры процесса, как правило, ускоряет разложение концентратов, повышает эффективность сорбции сульфокатионитом, но требует расхода энергоресурсов. Температура, как и концентрация кислоты в растворе, также может влиять на устойчивость золя кремниевой кислоты и состав образуемых катионами комплексов. Наконец, увеличение продолжительности процесса должно увеличивать его эффективность, но потребует увеличения объёма технологического оборудования. На продолжительность процесса должна влиять степень измельчения поступающего на переработку концентрата. Хотя влияние параметров процесса качественно понятно, их оптимальные значения могут быть установлены только экспериментально. В процессе получаются промежуточные продукты: насыщенный катионами сорбент и пульпа на основе кислотного раствора, содержащая слабокислый раствор и твёрдые компоненты — невскрытые минералы и нерастворимые в растворе анионные остатки перерабатываемого минерала. Существенное отличие физико-химических свойств сорбента и образующегося минерального остатка позволяют обеспечить их простое разделение. Из сорбента проводится десорбция поглощённых катионов. При необходимости он регенерируется в необходимую катионную форму. Целевые компоненты выделяются из элюата его нейтрализацией с регенерацией десорбата. После регенерации сорбент и элюат используются в обороте. При переработке полиметаллических концентратов сложного состава представляется возможным в процессах разложения, сорбции и десорбции разделять редкометалльные, а также примесные катионы на групповые концентраты. В зависимости от состава кислотного раствора, количество которого в разы меньше образующегося при использовании традиционных методов переработки редкометалльных концентратов, он используется в обороте или утилизируется. Возможность разделения извлекаемых компонентов на групповые концентраты при нейтрализации элюата была показана прежде. Так, ступенчатой нейтрализацией элюата аммиаком или его смесью с углекислым газом металлы, кроме щелочных, в принципе могут быть осаждены с одновременным разделением на групповые концентраты [3]. Определённый опыт по десорбции и выделению целевых элементов из десорбатов накоплен при разработке технологий выделения РЗЭ из промпродуктов и техногенных отходов переработки хибинского апатитового концентрата на минеральные удобрения [1]. Это облегчит разработку оптимальных решений. 158