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

алюминия, титана и железа (опыт 4). Как следствие, возрастала их концентрация в фосфорнокислом растворе. В фосфорнокислых растворах титан присутствует как в катионной, так и в анионной форме [4]. При исследовании электродиализной очистки фосфорнокислых растворов найдено, что значительная часть титана в них может быть в виде недиссоциированных молекул. Вероятно, этим же объясняется затруднение сорбции алюминия и железа. Степень поглощения алюминия, титана и железа возрастала при снижении С и температуры процесса, а при Н3РО4 80 0С — при использовании сорбента в NH ^-форме. Оба последних параметра вызывают снижение кислотности раствора: переходящий из сорбента катион NH4+частично нейтрализует НзРО4, а при повышении температуры с 20 до 80 0С, судя по данным [5], первая константа диссоциации Н3РО4 уменьшается на 33 %. Снижение кислотности раствора приводит к уменьшению доли анионных форм титана в растворе и, вероятно, алюминия и железа. При одинаковом расходе сорбента (табл. 3, опыты 3, 4 или 5 и 7) снижение температуры процесса увеличивало остаточную концентрацию щелочных, щелочноземельных, редкоземельных и радиоактивных элементов из-за снижения эффективности сорбции их сульфокатитонитом. Степень замещения функциональных групп сорбента при допущении, что сорбируются катионы Меи+, составляла 74,2-100 %. При пониженном расходе сорбента РЗЭ иттриевой группы сорбировались труднее, чем РЗЭ цериевой группы. При повышении расхода сорбента разница в эффективности сорбции РЗЭ уменьшалась. Из растворов на основе 38 мас. % Н3РО4основная часть тория и урана не поглощалась сульфокатионитом, но они, особенно торий, хорошо сорбировались из растворов, содержавших 5-10 мас. % Н3РО4. Судя по содержанию урана и тория (вклад калия ничтожно мал), удельная эффективная радиоактивность полученных растворов Аэфф. не превышала 14, а сорбента — 10 Б кк г-1. Содержание катионных примесей в получаемых фосфорнокислых растворах значительно ниже, чем в продукционной экстракционной фосфорной кислоте дигидратного процесса предприятий России, содержащей (г-л-1): СаО 3,7-10,0; Fe2O3 2,5-5,0; АЪО3 1,2-6,2; 1,2-1,5 E T 2 O 3 . Как видно из данных табл. 4, оно может быть уменьшено обработкой «свежим» сорбентом. При этом хуже выделяются титан, железо, торий и уран, так как, по-видимому, их анионные или электронейтральные комплексы достаточно устойчивы. Таблица 4 Сорбционная очистка фосфорной кислоты, полученной разложением при 20 0С Раствор Содержание в фосфорнокислом растворе, мг-л-1 Na2O К 2 О MgO CaO SrO Al2O3 TiO2 Fe2O3 Z T 2 O 3 ThO2 UO 2 Исходный 135 33,8 16,0 2608 79,2 281 51,1 225 51,4 2,94 0,46 Конечный 23,6 0,64 0,8 17,4 0,69 33,2 37,4 145 0,38 1,42 0,36 Примечание. Расход сорбента в Н+-форме — 1,4 дм3на 1 дм3раствора, 20 0С, время — 2 ч. Таким образом, при комнатной температуре апатитовый концентрат в присутствии сульфокатионита в Н+- или КИ4+-форме количественно разлагается в фосфорной кислоте, при этом получается фосфорнокислый раствор с увеличенной концентрацией фосфора, не содержащий сульфат-ион и с пониженной по сравнению с ЭФК концентрацией катионных примесей. При использовании сульфокатионита в Н+-форме метод применим для получения фосфорной кислоты, при использовании сульфокатионита в КН4+-форме — для получения аммонийфосфатных удобрений. Главный недостаток исследованного подхода — необходимость применения получаемой по традиционным технологиям ортофосфорной кислоты. Кроме того, требуется организация извлечения фтора из фосфорнокислых растворов. Исследовали переработку полученных сорбентов. Их состав приведен в табл. 5. Таблица 5 Содержание металлов в сорбентах (в пересчёте на оксиды) № Содержание, мг-л-1 Na2O К 2 О MgO CaO SrO АЮ 3 TiO2 Fe2O3 T 2 O 3 ThO2 UO 2 1 570 160 52 33850 2164 242 186 348 707 0,15 0,10 2 626 177 61 35443 2214 327 181 401 740 0,52 0,15 3 675 207 73 46208 2938 262 218 510 909 0,90 0,15 Опыты по десорбции проводили в статических условиях растворами 5 М NaCl (1), 5 М NaNO 3 (2), 7 М NaNO 3 (3), 5 М NaCl + 1 г-л-1 HCl (4) и 5 М NaNO 3 + 1 г-л-1HNO 3 (5) при отношении объёмов раствора и сорбента Ур : Ус = 4 : 1. Найдено, что, хотя основная часть компонентов десорбировалась через 0,5 ч, равновесие не достигалось даже в течение 1,5 ч, но уже после часовой выдержки концентрации компонентов в элюате менялись незначительно. В табл. 6 приведены данные по равновесной эффективности десорбции (выдержка 2 ч). Из данных табл. 6 следует, что существенных отличий при десорбции с использованием NaCl и NaNO 3 нет. Более эффективно катионы калия, щелочноземельных и редкоземельных металлов, алюминия и железа десорбируют 5 М растворы NaCl и NaNO3, чем раствор N ^ N 0 3 . Десорбция калия, щелочноземельных, 177