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

содержащих фтор-ион добавок, уменьшение температуры с 80 до 20 0С затрудняло процесс сорбционной конверсии и ухудшало эффективность разделения РЗЭ и тория. Высокая эффективность отделения тория при приемлемой степени конверсии была достигнута при C HN0 = 1 мас. % и использовании NH 4 HF 2 (опыт 14), особенно HF (опыт 16). Заметного отличия в сорбции разных РЗЭ не наблюдалось. Содержание суммы оксидов РЗЭ составляло 17,9-19,5 г в 1 л сорбента, т. е. их десорбция концентрированным раствором NH 4 NO 3 не проблематична. В производстве по азотнокислотной переработке апатитового концентрата регенерация сорбента из NH4+- в Н+-форму, а также утилизация маточной пульпы, содержащей около 40 г л -1 Н 3 РО 4 и ~ 0,003 мас. % Th, не представляют трудностей. Недостатком метода является большой расход достаточно дорогих фтористых соединений. Во втором методе использовано существование тория в фосфорнокислой среде при определённых условиях в несорбируемой форме — аниона или недиссоциированной молекулы. Для исследований использовали химически обогащённые по специально разработанной методике концентраты состава (мас. %): 23,4-25,6 Z T 2 O 3 ; 0,08-0,10 Ме 2 О; 0,04-0,05 MgO; 3,46-3,56 CaO; 0,58-0,61 SrO; 0,65-0,80 AI 2 O 3 ; 1,56-1,75 ТЮ 2 ; 5,65-6,32 Fe 2 O 3 ; 0,058-0,064 ThO 2 ; ( 1 - 2 ) 1 0 -4 UO 2 ; 34,1-37,3 PO 4 3; 1,44-2,58 F. При сорбционной конверсии в растворе 38 мас. % Н3РО4 (расход сорбента 123 % от стехиометрически необходимого, отношение массы редкоземельного концентрата и объёма фосфорнокислого раствора 1 : 15, температура 20 0С) величина еТг/ eTh составила 4,33 и возросла до 13,3 и 15,8 при введении в раствор фторид- иона в виде NH 4 F в количестве 15 и 50 г на 1 кг концентрата соответственно. Однако извлечение РЗЭ в сорбент было < 61,6 % из-за низкого извлечения церия, составлявшего лишь 6,8-24,3 %. Увеличение расхода сорбента до 200 % от стехиометрически необходимого приводило к некоторому повышению извлечения всех РЗЭ, кроме церия. Добавка в фосфорнокислый раствор NH 4 F при прочих равных условиях вызывала снижение извлечения в сорбент и РЗЭ, и тория, но эффективность разделения РЗЭ и тория возрастала. Это указывает на образование в содержащих фтор-ион фосфорнокислых растворах фтор-фосфатных комплексов тория. Предположили, что причиной «аномального» поведения церия являлось его постепенное окисление кислородом воздуха при хранении фосфатного концентрата в воздушной атмосфере. Поэтому в дальнейшем в пульпу добавляли Н2О2для восстановления Се4+в Се3+. Исследовали влияние концентрации Н3РО4 и температуры на эффективность разделения РЗЭ и тория. Условия проведения опытов: расход сорбента в Н+-форме 132 % от стехиометрически необходимого, 30 мас. % раствора Н 2 О 2 650 % от стехиометрически необходимого, Сн „„ 15-38 мас. %, Vp : Vc = 1,95 : 1, температура 20-60 0С, длительность процесса 4 ч. Результаты опытов при 20 0С приведены в таблицах 3-5. Из приведённых в таблицах данных видно, что добавка пероксида водорода обеспечивала переход церия в сорбент и, как следствие, высокую эффективность сорбционной конверсии, постепенно снижавшуюся при увеличении кислотности раствора. Величина e STr / eTh, напротив, при увеличении кислотности раствора возрастала с 2,3 при СНзро4= 15 мас. % до 14,6 при CHjPOi = 38 мас. %. Таблица 3 Влияние концентрации фосфорной кислоты на извлечение компонентов в сорбент при 20 0С Опыт С , Н 3Р 0 4 ’ мас. % Извлечение, отн. % Y Lа Ce Pr Nd Sm Eu Gd 1 15 99,1 99,6 99,4 99,4 99,4 99,0 99,1 99,1 2 20 96,9 99,0 98,7 98,6 98,5 97,3 97,4 97,7 3 25 95,4 98,6 98,0 97,8 97,7 95,9 96,2 96,7 4 38 86,1 95,8 94,1 93,3 92,8 87,7 89,0 90,5 Tb Dy Но Er Tm Yb Lu ZTr 1 15 99,1 99,0 99,0 98,9 98,8 98,6 99,1 99,4 2 20 97,6 97,0 97,2 97,0 97,0 96,3 96,8 98,6 3 25 96,5 95,8 96,0 95,6 95,5 94,4 95,1 97,9 4 38 90,8 89,0 88,9 88,6 87,6 85,5 87,5 93,8 Na K Mg Ca Sr Al Ti Fe Th U 1 15 80,0 49,9 79,6 84,4 98,6 64,0 1,43 44,0 43,2 26,8 2 20 78,5 47,9 74,0 80,8 97,9 53,7 2,03 16,1 11,5 14,8 3 25 74,5 37,6 68,4 75,3 97,4 48,0 1,90 20,1 9,31 19,1 4 38 83,9 54,1 81,8 86,6 95,8 53,3 1,77 24,3 6,40 30,6 162