Полная версия

Главная arrow Строительство arrow Металлургия редкоземельных металлов

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Перовскитовый концентрат

Как уже отмечалось ранее, спектр представленных реальных сырьевых источников редких земель плохо соответствует интересам сегодняшнего и перспективного рынков, поскольку содержит, в основном, элементы цериевой группы. В ближайшее время ситуация с добычей и переработкой редкоземельного сырья, содержащего дефицитные элементы иттриевой группы, в нашей стране вряд ли изменится к лучшему ввиду ограниченности таких сырьевых источников и их нахождением в труднодоступных регионах с неразвитой инфраструктурой. Поэтому со стороны инвесторов и потенциальных недропользователей периодически возникает интерес еще к одному виду нетрадиционного сырья — перовскиту.

Перовскит Африкандского месторождения (Мурманская обл.) считается титановым и одновременно комплексным сырьем и содержит, мае. %: 50,8—56,8 ТЮ2; 2,18—10,7 суммы РЗО; 0,64— 2,50 (Nb + Та)205; 0,12—1,93 Si02; 0,15—1,30 А1203; 0,43—2,00 Fe203; до 1,44 FeO; 26,3—38,1 СаО; 0,10—2,35 Na20; 0,07—0,14 Th02. По содержанию дорогих и дефицитных европия и диспрозия он превосходит лопарит и сырье многих зарубежных редкоземельных месторождений. Важно отметить и в шесть раз более низкое содержание тория в перовскитовом концентрате в сравнении с лопаритовым. Преимуществом перовскитового концентрата как нового сырья являются не только большие запасы руды в месторождении, но и подготовленность его к разработке открытым способом.

Учеными ИХТРЭМС КНЦ РАН предложены варианты комплексной переработки перовскита, основанные на использовании различных минеральных кислот (серной, соляной, азотной или их смесей) [24, 42]. В ранних работах предусматривали получение только титановых пигментов без извлечения других ценных компонентов [17, 59, 60]. Сегодня предпочтительным представляется использование нескольких реагентов (так называемые гибридные комбинированные технологии переработки) для выделения всех ценных компонентов из минеральных концентратов, так как возможности одной кислоты недостаточны для эффективной переработки такого природного сырья [61, 62].

Наиболее изученным и распространенным способом переработки титанового и редкометалльного сырья традиционно является сернокислотный, что обусловлено простотой его аппаратурного оформления, использованием доступных и дешевых реагентов,

«мягкими» требованиями к содержанию в сырье примесей. Принципиальная схема сернокислотной переработки перовскитового концентрата представлена на рис. 5.7.

Принципиальная схема сернокислотной переработки перовскитового концентрата [24]

Рис. 5.7. Принципиальная схема сернокислотной переработки перовскитового концентрата [24]

Образующиеся после сульфатизации перовскита двойные сульфаты РЗЭ и натрия конвертируются в нитраты с использованием азотной кислоты для получения в дальнейшем карбонатов РЗМ по технологии, аналогичной лопаритовой. Выделение чистых соединений ниобия и тантала проводят из фторидно-сернокислых растворов, для этого в сернокислые растворы после отделения титана вводится фтористоводородная кислота.

В сернокислотных технологиях перовскита недостаточно хорошо решены вопросы режима и аппаратурного оформления процессов сульфатизации. Кроме того, учитывая, что содержание кальция в пересчете на СаО составляет 26,3—38,1 % (т. е. около 1/3 от всей массы исходного концентрата), «жизненно» важным для реализации данной схемы является поиск способов получения гипса, качество которого удовлетворяет требованиям строительной индустрии.

К настоящему времени такие данные в литературе отсутствуют и в [24] отмечается, что требуется проведение дополнительных исследований по усовершенствованию и разработке промышленных вариантов комплексной переработки перовскитового концентрата с извлечением всех ценных компонентов (не только РЗМ, но и ниобия, тантала, титановой продукции, гипса строительного качества и т. д.). Кроме того, для сернокислотных схем характерны сравнительно большие материальные потоки, а также повышенное количество жидких и твердых отходов. Фактически сернокислотная схема является сернокисло-азотнокислотно-фторидной и не отличается по номенклатуре используемых основных реагентов — серной, азотной и плавиковой кислот — от азотнокислотной схемы.

Другими вариантами реализации технологии переработки перовскита являются азотно- и солянокислотная. При соляно- или азотнокислотном вскрытии перовскита решается основная задача — отделение титана, ниобия и тантала (твердая фаза) от кальция, редкоземельных элементов и тория (жидкая фаза). Принципиальная схема азотнокислотной переработки перовскитового концентрата представлена на рис. 5.8.

Схема включает азотнокислотное разложение концентрата, растворение в серной кислоте титановой, ниобиевой и танталовой составляющих кека, состоящего из смеси гидратированных соединений диоксида титана и редких элементов с примесью гидроксида Fe (III), с последующим выделением титановой соли, экстракционное извлечение тантала и ниобия из фторидного раствора и получение товарного ТЮ2 [24, 62]. Соляно- или азотнокислый растворы кальция, РЗЭ и тория перерабатывают известными методами, включающими осадительное или экстракционное отделение железа и тория [61], а далее, после нейтрализации известковым молоком до pH = 7, соосаждение Ra (II) на сульфате бария. В работах [64, 65] также отмечается возможность выделения ториевого концентрата

из продуктов переработки перовскита. Дальнейшая нейтрализация раствора до pH = 9 приводит к получению товарного продукта — карбонатов РЗЭ (содержание суммы Ln203 до 75 мае. %) [63]. Обязательным условием таких схем является регенерация основных реагентов — соляной, азотной и фтористоводородной кислот.

Принципиальная схема азотнокислотной переработки перовскитового

Рис. 5.8. Принципиальная схема азотнокислотной переработки перовскитового

концентрата[24]

В азотнокислотной схеме эффективно решен вопрос извлечения редкоземельных элементов и утилизации нитратных сбросов в виде сульфата кальция (гипса): РЗЭ и все радиоактивные элементы получают в виде нитратного раствора с высоким содержанием РЗЭ и относительно низкой концентрацией свободной кислоты, при этом используется регенерация азотнокислых растворов с получением оборотной азотной кислоты. Выход в готовую продукцию соединений РЗЭ и титана выше, чем в сернокислотной технологии.

Предложено несколько вариантов интенсификации кислотного вскрытия перовскита. Аналогично лопаритовому и эвдиалитовому концентрату предложено использовать добавки фторсодержащего реагента для интенсификации азотнокислотного вскрытия [66]. Показано, что добавки 2—3 % бифторида аммония интенсифицируют процесс вскрытия, сокращая его продолжительность в 2—2,5 раза, однако добиться степени разложения выше 80 % не удается.

К настоящему времени предложено более 10 схем переработки перовскитового концентрата, среди которых наиболее разработаны комплексные сернокислотная и азотно-сернокислотная [24], однако ни одна из них не прошла промышленной апробации.

К недостаткам перовскитового сырья относится низкое содержание редких земель в нем, необходимость комплексной его переработки и, как следствие, большой объем отходов (кеки после разложения, оборотные растворы и т. п.), являющиеся следствием использования двух и более основных реагентов (кислот в первую очередь). Безусловно, поиск новых направлений использования данных полупродуктов и отходов, регенерации основных реагентов (азотной, соляной и плавиковой кислот) с целью сокращения их потребления является необходимым условием вовлечения в переработку такого комплексного сырья как перовскитовое.

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>