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

Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2023. Т. 14, № 1. С. 144-149. Transactions of the to la Science Centre of RA s . Series: Engineering Sciences. 2023. Vol. 14, No. 1. P. 144-149. Типичное содержание металлов в сорбентах ( г л -1): 9,6-12,6 Na20, 1,04-1,85 K 2 O, 1,26-1,47 MgO, 3,98-5,18 CaO, 2,36-3,04 SrO, 2,32-2,73 MnO, 4,04-4,73 AI 2 O 3 , 3,64-4,53 Fe 2 0 3 , 2,21-2,68 £ T 2 O 3 , 1,17-1,54 TiO2, 9,06-9,28 ZrO2, 0,25-0,29 НГО 2 , 0,14-0,2 №>2O5, 0,005-0,01 Ta2O5, 0,008-0,012 ThO2, 0,011-0,013 UO 2 . Степень заполнения функциональных групп при допущении, что металлы сорбировались в виде катионов Ме”+, составляла 86-87,8 %. У сорбентов Аэфф. не превышала 0,21 КБк-кг-1. Извлечение металлов из сорбентов достигалось двухстадийной десорбцией: сначала раствором 5 М NaCl с получением элюата, в который попадают основные количества щелочноземельных и редкоземельных металлов, алюминия, титана, марганца и железа, затем раствором 1 М щавелевой кислоты с получением элюата, содержавшего основные количества циркония (гафния) и ниобия. Из элюата на основе 5 М раствора NaCl нейтрализацией гидроксидом или карбонатом натрия до рН = 4 осаждают примесный кек, содержащий основную часть железа и десорбированных радионуклидов и значительную часть алюминия и титана, затем при рН = 7,5 РЗЭ и, наконец, при рН > 10 щелочноземельные элементы и марганец. Из элюата на основе 1 М раствора Н 2 С 2 0 4 нейтрализацией гидроксидом или карбонатом натрия до рН = 10 осаждаются совместно цирконий и ниобий. Из этого осадка цирконий может быть избирательно выщелочен раствором соды. Редкоземельные нерадиоактивные (Аэфф. < 0,025 КБк кг-1) концентраты содержали (мас. %): 50 -53,9 Z T- 2 O 3 , 42,6-45,8 AI 2 O 3 , 2,7-2,8 Fe 2 O 3 , 0,45-0,5 MgO + С а0 + SrO, 0,4-1,0 TiO 2 , 0,0004-0,0008 ThO 2 . В растворе на основе нитрата циркония найдено (м г л -1): 4770 ZrO 2 , 45,6 НГО 2 , 32 MgO + С а0 + SrO, 4,0Z T 2 O 3 , 153,7 ТЮ 2 , 238,5 AI 2 O 3 , 143,3 Fe2O3, < 20 №>2O5, 0,44 ThO 2 , 0,34 UO 2 . Получение н ерадиоактивных соединений циркония из такого раствора не пробл ем атично , так как содержание радионкулидов относительно циркония малы. 0сновной примесью в осадке гидроксида ниобия был натрий. Для утилизации образующихся кремнезолей исследованы два подхода: концентрирование кремнезёма амораживанием кремнезоля и последующим размораживанием; использование содержащегося в кремнезоле кремнезёма для синтеза волластонита. В первом случае кремнезоль распадается на обогащённый кремнекислотой кремнегель и обеднённый кремнекислотой кислотный раствор. Кислотный раствор после укрепления пригоден для проведения сорбционной конверсии эвдиалитового концентрата, так как оставшимися в нём металлами кислота нейтрализована лишь на < 12-15 %. Получающийся кремнегель оказался перспективным сырьём для производства высокоэффективных теплоизоляционных пеносиликатных материалов [8]. По второму варианту сначала из полученного в азотнокислотном процессе кремнезоля дозированным количеством сульфокатионита частично извлекали цирконий и ниобий, при этом натрий количественно оставался в жидкой фазе. Затем в кремнезоль вводили СаС 0 3 в количестве, стехиометрически необходимом для синтеза CaSiO3. Полученный раствор нейтрализовали содой до рН 6, нагревали 2 ч при 80 °С и постоянном перемешивании. 0бразовавшийся осадок отфильтровали. Прокалкой осадка при 800 °С был получен волластонит. Из нейтрализованного содой раствора натрий сорбируют сульфокатионитом с получением кислотного раствора, годного для повторного использования в процессе сорбционной конверсии эвдиалитового концентрата. Сорбент регенерируют кислотной обработкой из Na+- в Н+-форму, а из полученного раствора электродиализом получают гидроксид натрия и кислоту [9]. Выводы 1. Предложены и обоснованы контуры технологии переработки эвдиалитового концентрата, включающей: разложение концентрата методом сорбционной конверсии с получением и разделением насыщенного металлами сульфокатионита, содержащего кремнезём кислотного раствора (кремнезоля) и твёрдого остатка не разлагающихся в процессе минералов; двухстадийную десорбцию металлов сначала раствором 5 М NaCl, затем раствором 1 М щавелевой кислоты; получение из элюатов нерадиоактивных концентратов РЗЭ, циркония (гафния) и ниобия; использование для получения товарной продукции значительной части содержащихся в эвдиалитовом концентрате кремнезёма и щелочных металлов; регенерацию кислотных растворов. 2. В технологии повышена комплексность использования эвдиалитового концентрата, резко снижен расход реагентов, исключено образование жидких и минимизировано количество твёрдых отходов. © Локшин Э. П., Тареева О. А., Дрогобужская С. В., 2023 148