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

Окончание таблицы 5 Продукт Попало в продукт, отн. % Na Mg Ca Sr Al Ti Концентрат 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 6 ,0 0 6 ,0 0 6 ,0 0 6 ,0 0 5,99 6,06 2 29,7 56,0 1,03 0 ,8 6 39,46 22,83 3 64,3 38,0 92,97 93,14 54,54 71,11 Fe SiO 2 Zr Nb Th U Концентрат 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 5,99 92,45 5,81 4,88 6,04 11,77 2 1,06 7,55 77,67 88,39 0,78 7,53 3 92,95 - 16,52 6,73 93,18 80,70 Примечание. 1— твёрдый остаток, 2 — раствор, 3 — сорбент. Из экспериментальных данных видно, что при использовании азотнокислого раствора достигается разложение концентрата по крайней мере на 94 %. Для осуществления процесса достаточен расход HNO 3 58 % от стехиометрически необходимого для протекания реакций (1) и (2). Степень поглощения сорбентом РЗЭ, кальция и тория практически одинакова. Поглощение отдельных РЗЭ отличается в пределах точности анализа. Расход сорбента 265 % от стехиометрически необходимого обеспечивал высокую степень разложения концентрата, при этом степень заполнения его функциональных групп, рассчитанная из допущения, что сорбируются катионы Меи+, составила 35 %. При таком расходе сорбента увеличение продолжительности процесса с 4 до 6 ч не повышало степень разложения иттрофлюорита. Использование сорбента в NH ^ -форме при прочих равных условиях уменьшало эффективность разложения иттрофлюорита. Более низкая степень поглощения алюминия, титана, циркония и ниобия связана с частичным образованием ими анионных фторидных комплексов. Снижение расхода сорбента приводило к уменьшению степени разложения концентрата, но повышало эффективность его использования, как следствие, концентрации в сорбенте поглощённых катионов. Таким образом, исследованный метод позволяет эффективно отделять фтор-ион от катионов иттрофлюоритового концентрата, но маточный раствор содержит одновременно азотную и фтористоводородную кислоту, что затрудняет его утилизацию. Высокая степень разложения концентрата, достигавшаяся несмотря на накопление фтора в растворе, позволила предположить принципиальную возможность использования в качестве кислотного раствора низкоконцентрированной фтористоводородной кислоты. Как видно из данных табл. 3, растворимость CaF 2 в низкоконцентрированных растворах фтористоводородной кислоты при 20 0С больше, чем при 80 0 С. При 20 0С в течение 4 ч степень разложения иттрофлюорита составила 50 % и возрастала при увеличении продолжительности процесса. Однако при 80 0С процесс разложения концентрата протекает с большей скоростью, что определяется, по-видимому, увеличением эффективности сорбции катионов из кислых растворов сульфокатионитом и скорости растворения иттрофлюорита. Достигнутая при 800С степень разложения 90 % достаточно высока и может быть увеличена при оптимизации параметров проведения процесса. Как и при использовании азотнокислого раствора, поглощение сорбентом РЗЭ, кальция и тория практически одинаково. Получающийся в процессе кислотный маточный раствор содержит только фтористоводородную кислоту, что значительно упрощает его регенерацию. Немного более низкая степень поглощения сорбентом урана, по-видимому, связана с тем, что часть урана входит в состав акцессорных минералов, труднее разлагающихся при использованном методе переработки концентрата. Как видно из табл. 5, безвозвратные потери РЗЭ с маточным азотнокисло-фторидным раствором малы. Такой раствор опыта 4 содержал (мг-л"1): 24600 NO 3 "; 9400 F; 3,3 Z T 2 O 3 ; 85,4 Na 2 0 ; 172 CaO; 1,5 SrO; 36,9 AI 2 O 3 ; 5,6 ТЮ 2 ; 1,1 Fe 2 O3; 1500 SiO 2 ; 6,0 Z 1 O 2 ; 0,31 ТЮ 2 ; 0,032 UO 2 . Таким образом, раствор был нерадиоактивным, а содержание фтора примерно в 3 раза превышало необходимое для связывания во фторидные комплексы фторакцепторных катионов (алюминия, кремния, титана, циркония, железа). Маточный раствор опыта 8 содержал (мг-л-1): 19000 F; 5,4 Z T 2 O 3 ; 54 CaO; 0,19 ТЮ 2 ; 0,057 UO 2 . В получавшихся сорбентах содержалось (г-л-1): 3,0-6,6 ZTr; 0,14-0,33 Na; 11,0-24,6 Ca; 0,14-0,29 Sr; 0,03-0,04 Al; 0,006-0,012 Ti; 0,07-0,19 Fe; 0,032-0,064 Th; 3,0-5,2-Ш-4 U. Метод переработки таких сорбентов с получением нерадиоактивного карбонатного концентрата РЗЭ, карбоната кальция и отделением радионуклидов и других примесей известен [10]. Снижение расхода сорбента приводило к снижению степени разложения концентрата, но значительно увеличивало концентрацию компонентов в сорбенте, что упрощает проведение десорбции и последующего извлечения целевых продуктов из элюата. Наблюдаемое при этом уменьшение степени разложения концентрата не является критическим, так как неразложившийся остаток может быть направлен в оборот. Таким образом, при обработке фторсодержащего редкоземельного сырья низкоконцентрированными кислотными растворами в присутствии сульфокатионита фтор переходит в жидкую фазу, а редкоземельные элементы, кальций и значительная часть примесных катионов поглощается сорбентом. 168