Труды КНЦ (Технические науки вып.1/2023(14))

Разложение эвдиалитового концентратаметодом сорбционной конверсиинизко концентрированными кислотными растворами является сложным, многофакторным процессом. В ходе его постоянно меняется состав жидкой фазы: накапливается кремнекислота, снижается кислотность из-за постепенного накопления металлов, главным образом натрия. Концентрация кремнекислоты в растворах в пересчёте на SiO 2 не превышала 16,76 г л-1. Поэтому, если пренебречь кремнезёмом полевых шпатов и эгирина, полное разложение силикатных минералов возможно при Ж : Т > 418,3 : 16,76 = 25 (здесь 418,3 — масса в граммах содержащегося в 1 кг SiO 2 ). При низких значениях Ж : Т после насыщения жидкой фазы кремнекислотой растворение части эвдиалита невозможно, однако выщелачивание металлов из эвдиалита продолжается по диффузионному механизму. В зависимости, главным образом, от величины Ж : Т полученная жидкая фаза представляла собой либо кремнезоль, либо смесь кремнезоля и кремнегеля, либо в основном кремнегель. В свою очередь, кремнегель образовывался двумя путями: либо полимеризацией перешедшей в раствор кремнекислоты, либо как продукт диффузионного выщелачивания металлов из кремнезёмных матриц эвдиалита, нефелина и лампрофиллита. Величина Am зависела от вида и концентрации кислоты, Ж : Т, t и продолжительности процесса и могла достигать 84-89,6 %. В отличие от существующих представлений [5], из низко концентрированных кислотных растворов сульфокатионитом ниобий сорбируется достаточно эффективно. Используемые в процессе сорбционной конверсии растворы имеют низкую кислотность. Поэтому катионы металлов III- V групп Периодической системы гидролизованы и в результате реакций оляции — оксоляции могут образовывать полимеры с кремнекислотой. Эти полимеры существуют не только в кремнегелях, но и в кремнезолях. Сорбция катионов металлов из кислотных растворов исследовавшихся концентраций проходит достаточно эффективно. Из образовавшихся полимеров с кремнекислотой они не сорбируются. Ещё одной причиной снижения эффективности поглощения некоторых металлов является образование ими собственных несорбируемых полимеров, например тетрамеров циркония в сульфатныхрастворах [6]. Стойкость к гидролизу комплексов циркония, гафния, ниобия, тантала зависит от вида входящих в их состав лигандов, уменьшаясь в ряду SO 42 -> NO 3 - > Cl-. Поэтому при сопоставимой кислотности поглощение сорбентом, например циркония, при использовании солянокислых растворов несколько меньше (< 80,9 %), чем при использовании серно- и азотнокислых растворов, где в оптимальных условиях оно достигало 85,1-85,8 %. Максимальное извлечение циркония в сорбент достигалось при 10-часовом взаимодействии концентрата с кислотными растворами в следующих условиях: 1) 2 мас. % H 2 SO 4 , температура 80 °С, Ж : Т = 15, а = 39 %, в = 115 % (опыт 14); 2) 2 мас. % HNO 3 , температура 60 °С, Ж : Т = 15, а = 33 %, в = 115 % (опыт 25); 3) 2 мас. % HNO 3 , температура 80 °С, Ж : Т = 35, а = 77 %, в = 115 % (опыт 30). При этом извлечение в сорбент составляло соответственно циркония 85,1, 84,2 и 85,8 %, РЗЭ 85,3, 80,4 и 80,3 %, ниобия 24,0, 38,4 и 44,8 %. При оценке результатов следует учитывать (см. табл. 4), что значительная часть РЗЭ (11,5 %) и ниобия (20,2 %) входит в состав неразлагающегося лопарита. Поэтому извлечение иттрия и лантаноидов средней и тяжёлых групп (до 95,8 %) больше извлечения лантаноидов цериевой группы (< 82,4 % лантана и церия, < 83,5 % празеодима). Итак, при сернокислотном процессе достигнуто несколько более высокое извлечение РЗЭ, но значительно уменьшилось извлечение ниобия. Вероятно, это определяется образованием в сульфатных растворах полиядерных комплексов ниобия и титана [7]. Высокое извлечение в сорбент ниобия достигалось в сернокислотном процессе, но в условиях, при которых значительно уменьшалось извлечение циркония. Таким образом, высокая степень разложения эвдиалита не гарантирует высокое извлечение в сорбент металлов IV -V групп, так как полимеризация кремнекислоты вжидкой фазе сопровождается химическим связыванием склонных к гидролизу выщелоченных металлов. Максимальное извлечение в сорбент циркония и ниобия достигается в разных условиях, так как они имеют разную устойчивость к гидролизу, определяющему образование несорбируемых полимеров с кремнекислотой. Степень гидролиза и, как следствие, образование металлами полимеров с кремнекислотой зависят от кислотности раствора, температуры процесса, порядка введения реагентов. Извлечение в сорбент РЗЭ эвдиалита высоко. Основные потери РЗЭ определяются невозможностью их извлечения из лопарита. Содержание лопарита в твёрдом остатке возрастает до > 5 мас. %, поэтому его выделение из остатка может представлять интерес. Эффективное извлечение в сорбент из разлагающихся минералов урана и тория проходит в широком интервале параметров. Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2023. Т. 14, № 1. С. 144-149. Transactions of the Kda Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2023. Vol. 14, No. 1. P. 144-149. © Локшин Э. П., Тареева О. А. Дрогобужская С. В., 2023 147