×
29.04.2019
219.017.3f50

СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ИЗ ФОСФОГИПСА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к технологии извлечения редкоземельных элементов из фосфогипса, получаемого при сернокислотной переработке апатитового концентрата на минеральные удобрения. Фосфогипс обрабатывают раствором серной кислоты с концентрацией 22-30 мас.% при Ж:Т=1,8-2,2 с извлечением редкоземельных элементов и натрия в раствор, отделяют нерастворимый остаток, повышают степень пересыщения раствора по редкоземельным элементам путем обеспечения содержания натрия в растворе 0,4-1,2 г/л, осуществляют кристаллизацию концентрата редкоземельных элементов, отделяют концентрат от маточного раствора. Продолжительность обработки составляет 20-30 мин для исключения спонтанной кристаллизации концентрата редкоземельных элементов из раствора до отделения нерастворимого остатка. Содержание натрия в растворе регулируют путем введения в него соли натрия, преимущественно сульфата или карбоната натрия. Техническим результатом является повышение степени извлечения редкоземельных элементов из фосфогипса в концентрат до 71,4% и упрощение способа за счет исключения операции разбавления оборотного сернокислого раствора и соответственно уменьшения объемов оборотных сернокислых растворов, а также снижения продолжительности сернокислотной обработки в 2-3 раза. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к технологии извлечения редкоземельных элементов из фосфогипса, получаемого при сернокислотной переработке апатитового концентрата на минеральные удобрения.

Существующие способы извлечения редкоземельных элементов из фосфогипса, предусматривающие его обработку минеральными кислотами с последующим осаждением из полученных растворов фосфатного или фторидного концентратов, не нашли промышленного применения. Причиной этого является трудность отделения мелкодисперсных осадков на основе фторидов или фосфатов лантаноидов, сложность и дороговизна их последующей переработки, а также высокие реагентные, энерго- и трудозатраты, необходимые для переработки больших объемов растворов с низким содержанием целевых компонентов. Кроме того, не решена проблема утилизации растворов после выделения редкоземельных элементов.

Известен способ извлечения редкоземельных элементов из фосфогипса (см. заявку ПНР №272533, МКИ5 C 01 F 11/46, C 01 F 17/00, 1989), включающий обработку фосфогипса нагретым до 50°С раствором серной кислоты концентрацией 10-20 мас.% при количественном отношении кислоты к фосфогипсу 1:1-4, выдержку смеси при повышенной температуре в течение 15-70 мин, концентрирование полученного раствора упариванием до содержания серной кислоты свыше 30 мас.% и отделение фильтрацией твердой фазы, содержащей редкоземельные элементы. Степень извлечения редкоземельных элементов в твердую фазу составляет 10-25%.

Недостатками данного способа являются низкая степень извлечения редкоземельных элементов из фосфогипса, относительная сложность способа и его высокая энергоемкость по причине упаривания больших объемов растворов.

Наиболее близким к предлагаемому является способ извлечения редкоземельных элементов из фосфогипса (см. патент РФ №2225892, МПК7 С 22 В 59/00, 3/08; 2004), включающий выщелачивание фосфогипса путем последовательной обработки нескольких порций фосфогипса одним раствором серной кислоты с концентрацией 20-25 мас.% при Ж:Т=2-3 с извлечением редкоземельных элементов и натрия в раствор выщелачивания, отделение нерастворимого остатка, повышение степени пересыщения раствора по редкоземельным элементам путем введения в него при температуре 20-80°С концентрированной серной кислоты до ее содержания не менее 30 мас.%, кристаллизацию концентрата редкоземельных элементов из пересыщенного раствора, отделение концентрата редкоземельных элементов от маточного раствора фильтрованием и последующую обработку концентрата раствором Са(NO3)2 или CaCl2 с получением концентрированного раствора нитратов или хлоридов редкоземельных элементов. Кристаллизацию концентрата редкоземельных элементов предпочтительно проводить в присутствии затравки сульфатов РЗЭ при Ж:Т не более 100 в течение 0,4-3,0 ч. Раствор после отделения концентрата редкоземельных элементов частично направляется на разложение апатитового концентрата, а частично после разбавления водой до концентрации серной кислоты 20-25 мас.% используется в обороте для выщелачивания фосфогипса. Продолжительность выщелачивания фосфогипса равна 60 мин. Степень извлечения редкоземельных элементов в концентрат составляет 50,0-60,2%.

Известный способ характеризует недостаточно высокая степень извлечения редкоземельных элементов из фосфогипса и относительная сложность способа по причине повышенного числа операций, значительных объемов оборотных сернокислых растворов (1,2 м3 и более на 1 т фосфогипса) и длительности операции выщелачивания.

Технический результат изобретения заключается в повышении степени извлечения редкоземельных элементов из фосфогипса и в упрощении способа вследствие сокращения числа операций, уменьшения объемов оборотных сернокислых растворов и снижения продолжительности операции выщелачивания редкоземельных элементов.

Технический результат достигается тем, что в способе извлечения редкоземельных элементов из фосфогипса, включающем его обработку раствором серной кислоты с извлечением редкоземельных элементов и натрия в раствор, отделение нерастворимого остатка, повышение степени пересыщения раствора по редкоземельным элементам для кристаллизации концентрата редкоземельных элементов, отделение концентрата от маточного раствора и переработку концентрата, согласно изобретению обработку фосфогипса ведут раствором серной кислоты с концентрацией 22-30 мас.% при Ж:Т=1,8-2,2 и продолжительности 20-30 мин для исключения спонтанной кристаллизации концентрата редкоземельных элементов из раствора до отделения нерастворимого остатка, а повышение степени пересыщения раствора достигают путем обеспечения содержания натрия в растворе 0,4-1,2 г/л.

Технический результат достигается также тем, что содержание натрия в растворе выщелачивания регулируют путем введения в него соли натрия, преимущественно сульфата или карбоната натрия.

Сущность заявленного способа заключается в следующем. При выщелачивании редкоземельных элементов из фосфогипса (фосфополугидрата) сернокислыми растворами средних концентраций (22-30 мас.%) растворение гидратированных фосфатов редкоземельных элементов протекает по реакции:

где n≥1. При этом основная часть редкоземельных элементов растворяется за 20-25 минут.

Одновременно с растворением редкоземельных элементов из фосфогипса в раствор выщелачивания переходят катионы натрия, которые в сернокислых растворах образуют с лантаноидами двойные сульфаты согласно реакции:

Поскольку растворимость двойных сульфатов редкоземельных элементов и натрия в сернокислых растворах средних концентраций низка, то при достижении раствором пересыщенного состояния они выпадают в осадок. Экспериментально установлено, что растворимость двойных сульфатов снижается при избыточной концентрации натрия и повышенной концентрации серной кислоты.

Использование для выщелачивания фосфогипса растворов серной кислоты с концентрацией свыше 30 мас.% приводит к резкому снижению извлечения редкоземельных элементов в раствор выщелачивания. Концентрация серной кислоты ниже 22 мас.% нецелесообразна, так как недостаточна для обеспечения необходимой степени кристаллизации концентрата редкоземельных элементов из пересыщенного раствора.

Повышение отношения Ж:Т более 2,2 несколько увеличивает извлечение редкоземельных элементов в раствор выщелачивания, но приводит к уменьшению степени кристаллизации концентрата редкоземельных элементов из пересыщенного раствора и увеличению объема растворов, что затрудняет их дальнейшую переработку и использование в производстве экстракционной фосфорной кислоты. Уменьшение отношения Ж:Т ниже 1,8 приводит к снижению извлечения редкоземельных элементов в раствор выщелачивания.

Продолжительность обработки фосфогипса раствором серной кислоты в течение 20-30 мин обусловлена необходимостью исключить спонтанную кристаллизацию концентрата редкоземельных элементов из раствора до отделения нерастворимого остатка, так как в противном случае часть перешедших в раствор редкоземельных элементов попадет в отвальный нерастворимый остаток. При времени выщелачивания менее 20 мин уменьшается извлечение редкоземельных элементов в раствор, так как не успевают раствориться гидратированные фосфаты лантаноидов, в виде которых лантаноиды присутствуют в фосфогипсе. При времени выщелачивания свыше 30 мин извлечение редкоземельных элементов в раствор также уменьшается из-за начала кристаллизации концентрата редкоземельных элементов из пересыщенного раствора до отделения твердого остатка фосфогипса и его попадания в выщелоченный фосфогипс.

Повышение степени пересыщения раствора выщелачивания по редкоземельным элементам при обработке фосфогипса раствором серной кислоты в течение заданного промежутка времени позволяет осуществить контролируемую кристаллизацию концентрата редкоземельных элементов из раствора выщелачивания. Поддержание содержания натрия в растворе выщелачивания в пределах 0,4-1,2 г/л позволяет не допустить осаждения двойных сульфатов редкоземельных элементов и натрия в процессе выщелачивания и обеспечить достаточные скорость и полноту кристаллизации указанных двойных сульфатов после отделения раствора выщелачивания от нерастворимого остатка.

При концентрации натрия в растворе выщелачивания более 1,2 г/л кристаллизация из него двойных сульфатов редкоземельных элементов и натрия происходит уже во время операции выщелачивания. При этом лантаноиды снова концентрируются в нерастворимом остатке фосфогипса, но уже не в виде фосфатов, а в виде двойных сульфатов с натрием. В результате снижается извлечение редкоземельных элементов в раствор выщелачивания.

При концентрации натрия в растворе выщелачивания ниже 0,4 г/л в процессе обработки фосфогипса раствором серной кислоты уменьшается извлечение редкоземельных элементов в концентрат из-за недостатка натрия в растворе для образования двойных сульфатов редкоземельных элементов с натрием и их высаливания остающимся в растворе избытком катионов натрия.

Катионы натрия могут быть введены в раствор выщелачивания в виде сульфата, карбоната или хлорида натрия, однако предпочтительными являются сульфат или карбонат натрия с точки зрения сохранения анионного состава раствора выщелачивания.

Совокупность вышеуказанных признаков необходима и достаточна для достижения технического результата изобретения, заключающегося в повышении степени извлечения редкоземельных элементов из фосфогипса, а также в сокращении числа операций, уменьшении объемов оборотных сернокислых растворов и снижении продолжительности выщелачивания редкоземельных элементов. В результате повышается эффективность способа при его упрощении и снижении энергоемкости и объемов используемого оборудования.

Сущность заявляемого способа может быть пояснена следующими примерами.

Пример 1. 100 г отвального фосфогипса, содержащего 0,41 мас.% ΣLn2О3 и 0,05 мас.% Na, обрабатывают при перемешивании раствором Н2SO4 с концентрацией 26 мас.% при Ж:Т=2 в течение 25 мин. При этом концентрация ΣLn2O3 и Na в растворе выщелачивания составила соответственно 1,97 и 0,3 г/л. Полученный раствор отделяют от нерастворимого остатка фосфогипса, добавляют 1,54 г/л Na2SO4 (содержание натрия в растворе 0,8 г/л) и выдерживают 2 часа. Кристаллизовавшийся осадок концентрата редкоземельных элементов отделяют фильтрацией от маточного раствора. Рентгенофазовый анализ показал, что концентрат состоит из двойных сульфатов редкоземельных элементов и натрия с примесью сульфата кальция. Химический состав концентрата, мас.%: ΣLn2O3 29,1; SO42- 54,4; CaO 8,00; Р2O5 0,3; Fe2О3 0,37; Al2O3 0,08 и SiO2 0,47. Степень извлечения редкоземельных элементов в концентрат составила 70,5%. Полученный концентрат обработали в течение 2 ч раствором азотнокислого кальция, взятого с избытком 5% из расчета на связывание иона SO42- в сульфат кальция при Ж:Т=5, при этом в азотнокислый раствор перешло 95,5% ΣLn2О3.

Конкретные данные по технологическим параметрам процесса и полученным результатам по Примеру 1, а также по Примерам 2-3 приведены в Таблице.

Пример 2. Процесс ведут в соответствии с условиями Примера 1. Отличие заключается в том, что навеску отвального фосфогипса обрабатывают раствором Н2SO4 с концентрацией 22 мас.% при Ж:Т=1,8 в течение 30 мин. В раствор выщелачивания после отделения его от нерастворимого остатка фосфогипса добавляют 2,07 г/л Na2CO3 (содержание натрия в растворе 1,2 г/л). Степень извлечения редкоземельных элементов в концентрат составила 69,4%.

Пример 3. Процесс ведут в соответствии с условиями Примера 1. Отличие заключается в том, что навеску отвального фосфогипса обрабатывают раствором Н2SO4 с концентрацией 30 мас.% при Ж:Т=2,2 в течение 20 мин. В раствор выщелачивания после отделения его от нерастворимого остатка фосфогипса добавляют 0,31 г/л Na2SO4 (содержание натрия в растворе 0,4 г/л). Степень извлечения редкоземельных элементов в концентрат составила 71,4%.

Из анализа вышеприведенных Примеров и Таблицы видно, что предлагаемый способ позволяет повысить степень извлечения редкоземельных элементов из фосфогипса в концентрат до 71,4%. Способ является более простым вследствие исключения операции разбавления оборотного сернокислого раствора и соответственно уменьшения объемов оборотных сернокислых растворов, а также снижения продолжительности выщелачивания редкоземельных элементов в 2-3 раза.

Таблица
Пример №Технологические продукты, параметрыПродолжительность сернокислотной обработки, минСодержание (твердая фаза - мас.%, раствор - г/л)Извлечение ΣLn2O3 из фосфогипса, %
ΣLn2O3Na
1Раствор выщелачивания 26% H2SO4, Ж:Т=2,0251,970,8077,2
Концентрат лантаноидов31,44,270,5
Маточный раствор0,170,556,7
2Раствор выщелачивания 22% H2SO4, Ж:Т=1,8302,581,2091,0
Концентрат лантаноидов30,64,0969,4
Маточный раствор0,610,9221,6
3Раствор выщелачивания 30% H2SO4, Ж:Т=2,2201,970,485,0
Концентрат лантаноидов32,64,3671,4
Маточный раствор0,320,1713,6

1.Способизвлеченияредкоземельныхэлементовизфосфогипса,включающийегообработкурастворомсернойкислотысизвлечениемредкоземельныхэлементовинатриявраствор,отделениенерастворимогоостатка,повышениестепенипересыщениярастворапоредкоземельнымэлементамдлякристаллизацииконцентратаредкоземельныхэлементов,отделениеконцентратаотматочногораствораипереработкуконцентрата,отличающийсятем,чтообработкуфосфогипсаведутрастворомсернойкислотысконцентрацией22-30мас.%приЖ:Т=1,8-2,2ипродолжительности20-30миндляисключенияспонтаннойкристаллизацииконцентратаредкоземельныхэлементовизрастворадоотделениянерастворимогоостатка,повышениестепенипересыщениярастворадостигаютпутемобеспечениясодержаниянатрияврастворе0,4-1,2г/л.12.Способпоп.1,отличающийсятем,чтосодержаниенатрияврастворерегулируютпутемвведениявнегосолинатрия,преимущественносульфатаиликарбонатанатрия.2

Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 10.
20.03.2019
№219.016.e504

Способ получения диоксида церия

Изобретение относится к технологии получения соединений редкоземельных элементов, в частности к получению порошков диоксида церия, используемых в производстве катализаторов, присадок к дизельному топливу и других областях техники. В способе получения диоксида церия вводят раствор нитрата церия...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002341459
Дата охранного документа: 20.12.2008
20.03.2019
№219.016.e728

Способ получения титаната двухвалентного металла

Изобретение относится к способам получения тонкодисперсных порошков титанатов щелочноземельных элементов или свинца, которые могут быть использованы для производства высоко- и низкочастотных керамических конденсаторов и других изделий радиоэлектронной промышленности. Способ получения титаната...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002323882
Дата охранного документа: 10.05.2008
29.03.2019
№219.016.f0d7

Способ извлечения меди из сульфатсодержащей пыли медного производства

Изобретение относится к способам переработки отходов, в частности к способу извлечения меди из сульфатсодержащей пыли медного производства. Способ включает водное выщелачивание пыли с переводом меди и примесных элементов в раствор выщелачивания, отделение раствора от нерастворимого остатка,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002348714
Дата охранного документа: 10.03.2009
10.04.2019
№219.017.032c

Способ получения фотокаталитического диоксида титана

Изобретение может быть использовано при получении катализаторов на основе диоксида титана для фотокаталитической очистки воды и воздуха от органических соединений, патогенных флор. Способ получения фотокаталитического диоксида титана включает формирование реакционного раствора, содержащего...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002317947
Дата охранного документа: 27.02.2008
10.04.2019
№219.017.0384

Способ поляризации монокристалла танталата лития

Изобретение относится к промышленному производству монокристаллов, полученных из расплава методом Чохральского, и может быть использовано при поляризации сегнетоэлектриков с высокой температурой Кюри, преимущественно танталата лития. На монокристалле танталата лития путем шлифовки формируют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002382837
Дата охранного документа: 27.02.2010
10.04.2019
№219.017.0427

Способ получения гидрата оксида металла

Изобретение относится к области химической технологии и может быть использовано в производстве катализаторов, сорбентов, осушителей. Способ получения гидрата оксида металла включает обработку соли металла газообразным аммиаком, выделение из суспензии гидратного осадка с образованием раствора,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002375306
Дата охранного документа: 10.12.2009
29.04.2019
№219.017.3f4f

Способ извлечения кобальта из хлоридных растворов, содержащих никель и примесные металлы

Изобретение относится к гидрометаллургии цветных металлов и может быть использовано для разделения кобальта и никеля в хлоридных средах, образующихся при гидрохлоридной переработке природного и вторичного кобальтсодержащего сырья, а также для отделения кобальта от примесных компонентов в виде...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002293129
Дата охранного документа: 10.02.2007
29.05.2019
№219.017.644e

Способ переработки перовскитового концентрата

Изобретение предназначено для химической промышленности и может быть использовано при получении пигментного диоксида титана для красок, бумаги, эмалей и пластмасс. 1 кг перовскитового концентрата обрабатывают в атмосферных условиях концентрированной HCl при 90-100°С 10-20 ч до перевода в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002244726
Дата охранного документа: 20.01.2005
09.06.2019
№219.017.7a5a

Способ очистки сточных вод от фтора

Изобретение относится к сорбционно-осадительным способам очистки сточных вод от фтора и может быть использовано в горнодобывающей, металлургической, химической и других отраслях промышленности. Для осуществления способа проводят взаимодействие воды с церийсодержащим реагентом в виде сульфата...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002382738
Дата охранного документа: 27.02.2010
10.07.2019
№219.017.ae88

Способ получения наноразмерного порошка сегнетоэлектрика

Изобретение относится к получению материалов для производства сегнетоэлектрической керамики, используемой в электронной технике. Способ включает гидролиз соединения редкого металла с образованием осадка редкого металла. Осадок отделяют и суспендируют. В суспензию вводят соединение щелочного или...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002362741
Дата охранного документа: 27.07.2009
Показаны записи 1-10 из 53.
10.05.2013
№216.012.3cd7

Способ автоматического управления процессом жидкостной экстракции в вибрационной колонне

Изобретение относится к способу автоматического управления процессом жидкостной экстракции в экстракционных колоннах, преимущественно вибрационных, и может быть использовано в гидрометаллургических, нефтехимических, радиохимических и других производствах. Способ включает в себя регулирование...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481142
Дата охранного документа: 10.05.2013
10.05.2013
№216.012.3d57

Способ получения основного хлорида алюминия

Изобретение относится к области химии. Берут активный гидроксид алюминия с удельным объемом пор не менее 0,2 см/г и средним диаметром пор не менее 2,5 нм и обрабатывают его газообразной соляной кислотой при массовом соотношении HCl:HO в газовой фазе 1-15:1 до достижения молярного отношения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481270
Дата охранного документа: 10.05.2013
10.07.2013
№216.012.53e8

Способ переработки фосфогипса

Изобретение может быть использовано в химической промышленности для получения концентрата редкоземельных элементов (РЗЭ), а также фосфогипса, пригодного для производства гипсовых строительных материалов и цемента. Способ переработки фосфогипса включает выщелачивание фосфогипса, содержащего РЗЭ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487083
Дата охранного документа: 10.07.2013
20.09.2013
№216.012.6d53

Способ получения частиц твердого электролита lialti(po) (0,1≤x≤0,5)

Изобретение относится к способу получения частиц твердого электролита LiAlTi(PO) (0,1≤x≤0,5), включающему смешивание первого раствора, содержащего азотную кислоту, воду, азотнокислый литий, азотнокислый алюминий, фосфорнокислый аммоний NHHPO или фосфорную кислоту, и второго раствора,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002493638
Дата охранного документа: 20.09.2013
20.11.2013
№216.012.8364

Радионуклидный источник излучения для радиационной гамма-дефектоскопии

Изобретение относится к области радиоактивных источников, в частности к радионуклидным источникам гамма-излучения, и может найти применение для радиационной гамма-дефектоскопии. Заявленный радионуклидный источник излучения для радиационной гамма-дефектоскопии включает герметичную капсулу из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002499312
Дата охранного документа: 20.11.2013
27.12.2013
№216.012.9073

Способ получения шихты ниобата лития для выращивания монокристаллов

(57) Изобретение относится к способу получения соединений редких элементов, в частности шихты ниобата лития, которая может быть использована для выращивания монокристаллов методом вытягивания из расплава. В высокочистый ниобийсодержащий раствор вводят оксид магния в количестве, обеспечивающем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002502672
Дата охранного документа: 27.12.2013
20.02.2014
№216.012.a259

Способ переработки фосфополугидрата

Изобретение относится к переработке свежеполученного фосфополугидрата и может быть использовано для получения концентрата редкоземельных элементов (РЗЭ) и гипсового продукта для строительных материалов. Фосфополугидрат обрабатывают водным раствором, содержащим фтор-ион. Проводят выщелачивание...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002507276
Дата охранного документа: 20.02.2014
10.03.2014
№216.012.a9be

Способ извлечения редкоземельных элементов из экстракционной фосфорной кислоты

Изобретение относится к способам выделения концентрата редкоземельных элементов (PЗЭ) из экстракционной фосфорной кислоты, получаемой в дигидратном процессе переработки апатитового концентрата, и может быть использовано в химической промышленности. В нагретую до 65-80°C экстракционную фосфорную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002509169
Дата охранного документа: 10.03.2014
10.05.2014
№216.012.bfb2

Способ обработки радиактивного раствора

Изобретение относится к способу обработки радиоактивного раствора, содержащего радионуклиды кобальта совместно с органическим комплексообразователем и радионуклиды цезия. Способ включает введение в исходный радиоактивный раствор окисляющего реагента при обеспечении заданной величины рН раствора...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002514823
Дата охранного документа: 10.05.2014
10.07.2014
№216.012.dbe8

Способ переработки эвдиалитового концентрата

Изобретение относится к способу переработки эвдиалитового концентрата. Способ включает разложение концентрата минеральной кислотой с получением геля, термическую обработку геля, регенерацию кислоты, водное выщелачивание геля с переводом в раствор редкоземельных элементов (РЗЭ), а в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002522074
Дата охранного документа: 10.07.2014
+ добавить свой РИД