Труды КНЦ вып.9 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 1/2018(9) Часть 2)

Одновременно со скандием в раствор переходит часть соединений титана в виде растворимых титанатов натрия, а также циркония вследствие изоморфного замещения им титана в карбонатных комплексах состава Na 4 [(Zr,Ti)(CO3)4]. При исходном составе КШ, приведенном в в таблице, за один цикл газации при отработанных режимах был получен карбонатно-гидрокарбонатный раствор со степенью извлечения скандия не менее 20-25 %. Последующее разделение компонентов разработано осадительными методами при последовательном гидролитическом разложении растворов с получением на первом этапе осадка гидролиза I — титан-циркониевого концентрата, а после второго гидролиза — осадка скандий-циркониевого концентрата [ 6 ]. Составы концентратов показаны в таблице. Обедненный раствор возвращается на разубоживание шлама и приготовление пульпы для газации. Содержание компонентов в исходном шламе и промежуточных продуктах переработки № п/п Элемент Zr Ti Sc Fe Ca Si 1 КШ, мас. % 0,064 2,7 0 ,0 1 2 29,1 8,7 4,6 2 Карбонатный раствор, мг/дм 3 44,5 25,0 5,4 3,4 15,0 1 ,0 3 Осадок гидролиза I, мас. % 8 ,0 32,5 0,015 27,5 3,6 2 ,8 4 Осадок гидролиза II, мас. % 2 0 ,2 1,7 1,9 1 ,6 1,5 3,1 Переработка скандиевого концентрата разработана из сернокислых растворов вскрытия при осаждении двойных сульфатов скандия [7]. Концентрация циркония в сульфатных растворах после удаления скандия достигает 40 г/дм3, что позволило разработать условия для осаждения фторидов циркония или фторосульфатов (Zr(SO 3 F) 4 ) [ 8 ]. Экологическая составляющая разработанного технологического решения с использованием карбонизации газовыми выбросами заключается в снижении нагрузки на окружающую среду за счет нейтрализации парниковых газов и общей нейтрализации щелочного шлама, выводимого на шламоотвалы. Фторирование красного шлама. В качестве одного из перспективных, на наш взгляд, способа переработки такого сложного многокомпонентного техногенного сырья, как КШ, представляется процесс фторирования с использованием в качестве активного реагента гидрофторида аммония NH 4 HF 2 . Положительной, экономически оправданной особенностью такого технологического решения является возможность регенерации и возврата в процесс фторирующего агента [9-11]. Фторирование соединений щелочных и щелочноземельных металлов в нормальных условиях происходит с образованием как простых, так и кислых фторидов. Взаимодействие в системе «оксид кальция — гидрофторид аммония», например, протекает с выделением легколетучего аммиака и понижением температуры в процессе плавления самого реагента NH 4 HF 2 (вплоть до 109 °С), что обеспечивает эффективное взаимодействие во всей системе в целом [12]: CaO + NH 4 HF 2 = CaF 2 + NH 3 + H 2 O. Гидрофторирование оксидов железа, алюминия, кремния и титана в составе шлама, так же как и в составе монокомпонентов, происходит с образованием комплексных фторидов, которые обладают разными физико­ химическими свойствами. В результате возгонки, например, летучего гексафторсиликата аммония происходит удаление кремнийсодержащих фаз из профторированного шлама. Способ селективного извлечения кремния с использованием в качестве реагента гидрофторида аммония при 300-350 °C рассматривается как один из перспективных при переработке кварцевого сырья [13]. После поглощения газообразного фторосиликата аммония водным раствором и его гидролиза разработано получение химически чистого кремнезема, в том числе и в наноразмерном состоянии. Кремнезем с подобными характеристиками используется в качестве сорбентов и поглотителей, носителей активной фазы в катализаторах и для газовой хроматографии, загустителей, связующих дисперсных фаз и других материалов [14]. Остающиеся в КШ нелетучие фториды элементов подлежат дальнейшему постадийному разделению. Обработка КШ гидрофторидом аммония в качестве фторирующего агента с привлечением разработанных и уже опробованных технических решений позволяет рассчитывать на формирование глубокой комплексной переработки техногенного сырья с получением товарной продукции, пользующейся коммерческой привлекательностью. Комбинированием разрабатываемых технологических решений можно создать крупнотоннажный опытно­ промышленный участок на одном из уральских заводов для отработки режимов частичной, а в перспективе и полной переработки отходов глиноземного производства. Получаемые при отработке предлагаемых технологий полезные продукты, в первую очередь наиболее ценные соединения редких рассеянных элементов, позволят окупить вложенные затраты на исследования и в дальнейшем масштабировать до полной утилизации шламов. Кроме того, сегодня современное индустриальное общество, несмотря на еще пока достаточную ресурсообеспеченность, должно опираться на новые подходы использования невозобновляемых природных (металлорудных, территориальных, водных, воздушных) ресурсов, а также идти по пути интенсификации и комплексности внедряемых технических решений с утилизацией текущих и накопленных техногенных отходов. Работа выполнена в соответствии с государственным заданием и планами НИР ИХТТ УрО РАН (№AAAA-A16-116122810213-2). 887