Труды КНЦ (Технические науки вып.2/2023(14))

Скандий, являясь рассеянным элементом, в природе содержится в очень незначительных количествах в рудах других металлов. Известные скандиеносные минералы являются промышленным источником таких элементов, как U, Al, Fe, Cr, Ni, Zr, Ti, W, Be, а также редкоземельных элементов (РЗЭ). Технологии попутного извлечения скандия уже в разных странах внедрялись при переработке руд урана, циркония, титана и вольфрама [6, 7], при этом в России долгое время производство скандия отсутствовало. В стадии разработки находятся варианты перспективных технических решений для потенциального источника скандия — красных шламов, отходов переработки бокситов на глинозем. Опубликованы данные о том, что ОК «РУСАЛ» на экспериментальном участке отрабатывает получение оксида скандия в качестве побочного продукта [8]. Опытная установка по экстракционному извлечению скандия из сернокислых растворов подземного выщелачивания урана введена в эксплуатацию компанией «Далур» в Курганской области [9]. Несмотря на уникальные свойства и появление собственных производств, масштабное использование скандия сдерживается его высокой стоимостью, что наталкивает на необходимость поиска дешевых и эффективных технологических процессов. Целью данной работы является изучение возможности селективного осаждения скандия из многокомпонентных сернокислых растворов в виде двойных солей с одновалентными катионами. Кристаллизация двойных сульфатов РЗЭ является классическим методом их разделения. Этот метод разрабатывается для разделения РЗЭ по подгруппам и особенно удобен для концентрирования тяжелых лантаноидов из природных смесей, обогащенных лантаном, церием, неодимом и празеодимом, попутно с очисткой от примесей фосфора, титана, ниобия и других элементов. Изучение распределения индивидуальных элементов между осадком и раствором при их совместном присутствии, зависящее от растворимости и сокристаллизации, является необходимым этапом в обосновании выбранных параметров селективности. Стоит отметить, что сами по себе двойные сульфаты РЗЭ и щелочных металлов обладают не только высокой термической стабильностью, но и другими важными функциональными свойствами [10, 11]. При этом кристаллизующиеся из водных растворов координационные соединения обладают разнообразным гидратным составом и структурными характеристиками, а кристаллизационная вода может входить как во внешнюю, так и во внутреннюю координационную среду. Двойные сульфаты состава M R ^SO -^n^O при соотношении M : RE = 1 : 1, где M — катион аммония или щелочного металла, RE — катион РЗЭ при n > 0, являются наиболее типичными для всех лантаноидов. Их гидрохимическое получение зачастую оказывается более энергосберегающим и менее продолжительным во времени по сравнению с твердофазными процессами с высокотемпературным нагревом исходных смесей оксидов. Результаты В ИХТТ УрО РАН разрабатываются научные основы переработки красных шламов с возможностью получения концентратов и продуктов как на основе макрокомпонентов (алюминия, железа, кремния), так и наиболее ценных редких металлов, в частности скандия, циркония, иттрия и др. Условия получения скандиевого и титан-циркониевого концентратов были отработаны в лабораторном масштабе и на ранее действовавшем опытном производстве в рамках договора с ИХТТ. Выщелачивание редких металлов из шлама заключается в обработке шламовой пульпы отходящими газами печей спекания с нейтрализацией щелочи шламовой пульпы и комплексованием в карбонатно-гидрокарбонатных растворах скандия и циркония. Гидролитически осажденный бедный скандиевый концентрат предложено перерабатывать по сернокислотной технологии с отделением от малорастворимых примесей кремния, кальция и др. Ранее нами при разработке изоацидоциклического процесса отделения скандия от макроколичеств алюминия и железа были изучены фазовые равновесия в трех- и четырехкомпонентных сульфатных системах. Показано, что значения растворимости сульфатов алюминия и железа (II) значительно выше величины растворимости сульфата скандия. При этом введение дополнительного компонента в систему со скандием оказывает наибольшее высаливающее действие по сравнению с другими системами, так же как и повышение концентрации кислоты (рис. 1). В системе сульфатов алюминия и железа (II) в области до 33 мас. % H 2 SO 4 обнаружено образование в равновесной твердой фазе галотрихита — двойной соли состава FeAl 2 (SO 4 ) 4 2 2 H 2 O. Снижение растворимости в системе сульфатов Sc и Fe (II) установлено в значительно более высокой области кислотности вследствие кристаллизации комплексной соли, однако ее точный состав определить не удалось. Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2023. Т. 14, № 2. С. 197-202. Transactions of the Kola Science Centre of r A s . Series: Engineering Sciences. 2023. Vol. 14, No. 2. P. 197-202. © Пасечник Л. А., 2023 198