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

DOI: 10.25702/KSC.2307-5252.2018.9.1.175-180 УДК 622.364.1 : 622'15 : 66.081 ПЕРЕРАБОТКА АПАТИТОВОГО КОНЦЕНТРАТА МЕТОДОМ СОРБЦИОННОЙ КОНВЕРСИИ Э. П. Локшин, О. А. Тареева, И. Р. Елизарова Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И. В. Тананаева ФИЦ КНЦ РАН, г. Апатиты, Россия Аннотация Разработаны научные основы комплексной технологии переработки апатитового концентрата, позволяющей извлекать все ценные компоненты (карбонат кальция, карбонатные концентраты РЗЭ и стронция, фторсиликаты натрия или калия, ортофосфорную кислоту с пониженным содержанием катионных примесей) при практическом отсутствии расхода реагентов. Ключевые слова: апатитовый концентрат, комплексная переработка, новый метод. PROCESSING OF APATITE CONCENTRATE BY SORPTION CONVERSION E. P. Lokshin, О. А Tareeva, I. R. E lizarova I. V. Tananaev Institute o f Chemistry and Technology o f Rare Elements and Mineral Raw Materials o f the Federal Research Centre “Kola Science Centre o f the Russian Academy o f Sciences”, Apatity, Russia A b stra c t The paper describes the scientific basis for a complex treatment of apatite concentrate. The technology recovers all the valuable components: CaCO3, RE and strontium carbonate concentrated products, Na 2 SiF 6 or K 2 SiF 6 , and H 3 PO 4 with less cationic impurities. The proposed treatment requires practically no reagent consumption. Keywords: apatite concentrate, complex processing, new method. Для гидрохимической переработки апатита на минеральные удобрения в промышленности используют сернокислотную и азотнокислотную технологии. Им свойственен ряд недостатков, поэтому разработка более эффективных методов переработки апатитового концентрата представляет практический интерес. Фосфорная кислота или её смесь с Са(Н2РО4)2 может быть получена взаимодействием в водной среде апатитовой руды с сорбентом в Н+-форме. При рекомендованном отношении реагирующих компонентов получали кислоту концентрацией 1,8 мас. %. Применяя полученную кислоту вместо воды для разложения новых порций апатитовой руды, за 26 циклов концентрацию кислоты увеличили до 20 мас. % [1]. Предлагалось разлагать апатит в фосфорнокислых растворах различной концентрации в присутствии сульфокатионита при повышенных температурах [2, 3]. В качестве продуктов получали содержащий кальций сорбент, фосфорную кислоту, её смесь с фосфатом кальция. Фосфатное сырьё содержит значительную концентрацию фтора, загрязняющего фосфорнокислый раствор. Методы очистки фосфорнокислого раствора от фтора не изучались. Регенерация сорбента обычно также не изучалась. Не исследовалось поведение РЗЭ, радионуклидов и других примесей, переходящих в раствор при разложении фосфатного сырья, отсутствовала информация о составе получавшейся фосфорной кислоты. Таким образом, технология переработки апатитового концентрата, основанная на его разложении фосфорной кислотой в присутствии сорбента, не разработана. Проведенные нами исследования направлены на разработку такой технологии. Состав использовавшегося апатитового концентрата (мас. %): 50,0 CaO; 3,11 SrO; 39,06 P 2 O 5 ; 3,03 F; 0,93 Na 2 O; 0,26 К 2 О; 0,09MgO; 0,62 AbOs; 0,31 TiO 2 ; 0,71 Fe 2 Os; 1,04 Z T 2 O 3 ; 0,003 ThO 2 ; 4 ,510-4UO 2 . В работе применяли сорбенты в Н+-, КН 4 +-, Na+- и К+-формах. Навеску апатитового концентрата и заданное количество сорбента КУ-2-8чС помещали в раствор НзРO4 (марка «хч», ГОСТ 6552-80) заданной концентрации Сню . Пульпу выдерживали 4 ч при заданной температуре, перемешивая. Расход сорбента оценивали в процентах к теоретически необходимому для полной сорбции катионов концентрата в предположении, что катионы сорбируются в виде Меи+. Oтношение массы концентрата и объёма фосфорнокислого раствора 1 : 10. После взаимодействия пульпу отделяли от сорбента на сетчатом фильтре, из пульпы фильтрованием отделяли твёрдый остаток, если он оставался. Маточный раствор и твёрдый остаток анализировали на содержание катионов аттестованным масс-спектрометрическим методом (масс-спектрометр “ELAN 9000 DRC-e”, Perkin Elmer, США). Концентрацию фосфора в продуктах определяли спектрофотометрическим, фтора — потенциометрическим методами. 175