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

EXTRACTION OF RARE-EARTH ELEMENTS FROM THE SOLUTIONS AFTER PEROVSKITE CONCENTRATE DECOMPOSITION BY NITRIC ACID N. V. Mudruk, Yu. V. Korovina, A. I. N ikolaev, L. A. Safonova 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 Extraction of rare-earth elements (REE) from the solutions obtained by the decomposition of perovskite concentrate with a high Ca content by nitric acid, has been carried out. Residual content of Ca in the resulting solution does not allow to receive pure REE concentrate after one-stage extraction. Accumulation extraction of REE and subsequen t multi-stage stripping allows to achieve effective purification from Ca and to obtain a REE solution suitable for further precipitation of REE concentrate. Keywords: perovskite, concentrate, nitric acid decomposition, extraction, rare-earth elements, purification from calcium. Введение Комплексное освоение титановых месторождений с нетрадиционными типами руд, которые ранее не использовались в промышленности, является актуальной задачей химической технологии. Одним из перспективных рудных титансодержащих минералов является перовскит — титанат кальция CaTiO3, в котором наряду с титаном содержатся и другие ценные компоненты — РЗЭ, ниобий и тантал. Для переработки перовскитового концентрата используются кислотные методы вскрытия, которые основаны на различии растворимости титана и сопутствующих компонентов в кислотах. В ИХТРЭМС КНЦ РАН разработаны различные варианты комплексной технологии переработки перовскита: азотнокислотно" сернокислотная, солянокислотная, солянокислотно"гидрофторидная, сернокислотная, азотнокислотная и другие, дающие возможность получать широкий спектр товарных продуктов [1]. Они предполагают получение, наряду с диоксидом титана и редкометалльной продукцией, дубителей для кож, компонентов сварочных материалов и многих других продуктов [2]. Каждый вариант переработки имеет свои особенности и преимущества. К примеру, азотнокислотная схема разложения перовскита решает одну из важнейших задач процесса — отделение титана, ниобия и тантала от РЗЭ, кальция и тория. Усовершенствованный вариант данной схемы описан в работе [3]. В итоге в осадке от вскрытия концентрируются Ti, Nb и Ta в виде гидроксидов, в азотнокислотном растворе — Fe, Ca, РЗЭ, Th и U. Для дальнейшей эффективной переработки азотнокислотного раствора с выделением соединений РЗЭ необходимо провести дезактивацию с одновременным удалением железа. Данный процесс описан в работе [4]. После дезактивации получают раствор, в котором содержание железа и тория составляет величины ниже предела обнаружения [4], а содержание, г/л: ЕРЗЭ 14,1 и Ca 115,3. Цель дальнейшей переработки полученного дезактивированного раствора — выделение концентрата РЗЭ. Из описанных в литературе вариантов получения соединений РЗЭ — осаждение карбонатов [5], осаждение оксалатов [6, 7], получение фторидов [8], экстракционное выделение РЗЭ — последний способ представляется наиболее перспективным для переработки исследуемых азотнокислотных растворов РЗЭ, поскольку РЗЭ и HNO 3 практически полностью переходят в органическую фазу за счет присутствия высаливателей, в роли которых могут выступать нитраты Ca и Na. Изотермы экстракции свидетельствуют о возможности эффективного извлечения РЗЭ, однако насыщение органической фазы РЗЭ значительно ниже расчетной емкости вследствие связывания части экстрагента извлекаемой кислотой [9]. В работе [10] были изучены составы растворов, полученных после вскрытия перовскитового концентрата азотной кислотой, а также составы растворов дезактивированных путем осаждения железо"ториевого кека. Результаты исследования показали возможность практически полного извлечения РЗЭ из исследуемых растворов с одновременным снижением содержания Ca на порядок, а также преимущество реэкстракции РЗЭ растворами HNO 3 перед их реэкстракцией водой. Необходимо отметить, что остаточное содержание Ca в растворе (~ 5-7 г/л) не позволяет получать концентрат РЗЭ достаточной чистоты и необходимо проведение дополнительной очистки раствора от примеси Ca. Материал и методика исследований В работе использовали перовскитовый концентрат, химический состав которого приведен в табл. 1. Таблица 1 Химический состав перовскитового концентрата Компонент Содержание, % Компонент Содержание, % TiO2 51,12 SiO2 4,70 CaO 32,86 AI 2 O 3 0,58 Ln2O3 4,87 Na2O 0,57 Fe2O3 2,19 K 2 O 0,26 Nb2O5 1,17 MgO 1,04 Ta2O5 0,07 ThO2 0,11 324