Спосіб видобування рідкоземельних елементів з апатиту

Предполагаемое изобретение относится к технологии комплексной переработки апатита. Известен процесс выделения концентрата редкоземельных элементов из азотнофосфорнокислых растворов (АФР), полученных при азотнокислотном вскрытии хибинского апатитового концентрата. Предложен способ получения концентрата РЗМ непосредственно из растворов [1], образующи хся при вскрытии фосфатных концентратов, например, Кольского апатитового концентрата. Концентрат обрабатывается 50% раствором НNO3 при температуре 40-90°С. Избыток кислоты составляет 5-20% по отношению к катионам, содержащимся в исходной кислоте. Осадок отделяют на фильтре, а раствор непрерывно подают в бак с мешалкой, в который одновременно и непрерывно вводят газообразный МН3. Осаждение РЗМ концентрата ведут при температуре 60-140°С, предпочтительнее при температуре 80-120°С. Остаточн ую кислотность раствора в баке-осадителе доводят до 1,9-2,2 Н, а после установления постоянной скорости образования осадка РЗМ концентрата остаточную кислотность постепенно снижают до 1,5-1,8 И. В этих условиях содержание оксидов РЗМ в осаждаемом концентрате составляет 18-23%, а извлечение оксидов в концентрат -70-80% от их содержания в исходном концентрате. Состав РЗМ-концентрата в процессе осаждения остается постоянным. Отфильтрованный раствор падают на передел производства минеральных удобрений. Достоинство данного способа – отсутствие необходимости в переделе предварительного выделения соединений Са. Недостатком этого способа является высокий расход реагентов - азотной кислоты и газообразного аммиака. Наиболее близким к предлагаемому способу по уровню техники и технической сущности является способ извлечения редкоземельных элементов из апатита [2], включающий кислотное вскрытие, отделение осадка, нейтрализацию раствора до рН 0,8-2,0 с получением концентрата РЗЭ. При этом нейтрализацию раствора проводят металлическим железом в присутствии 0,05-2 г/л урана, Перед нейтрализацией железом проводят нейтрализацию раствора до 0,4-0,7 газообразным аммиаком. Содержание РЗМ в концентрате повышено с 5,1 до 10,9%, а извлечение увеличено с 88,4 до 98,3%. Вскрытие апатита проводится двумя способами: азотной кислотной и азотносернокислым меланжем. Навеску апатита 100 г распульповывают водой до соотношения твердой и жидкой фаз 1:3, затем проводят вскрытие. В опытах 1-3 47%-ной азотной кислотой, а в опытах 4-6-меланжем. Вскрытие проводится в течение 1 часа при 70°С. Полученную пульпу фильтруют, затем проводят нейтрализацию азотнофосфорнокислых растворов (АФР). В опыте 1 нейтрализацию ведут газообразным аммиаком до рН - 1,5 при 60-80°С в течение 1-1,5 ч. В опытах 3-6 после введения в АФР урана проводится предварительная аммонизация растворов аммиаком до рН 0,4-0,7. Затем железом ведется более глубокая нейтрализация АФР до рН 1,5, Опыт 2 проводится без предварительной аммонизации. Во всех опытах концентрат РЗЭ отделяют от раствора фильтрацией, а затем промывают подкисленной водой при соотношении Т:Ж = 1:2. Концентрация урана в АФР изменяется от 0,05 до 2 г/л. Результаты проведенных экспериментов представлены в таблице. Способ позволяет повысить содержанием РЗМ в концентрате с 5,1 до 10,9%, увеличить извлечение с 88,4% до 98,3%. Недостатками известного способа являются: наличие в технологическом процессе дорогого металла урана, наличие в концентрате значительного количества примеси -железа вследствие применения в процессе осаждения достаточно большого количества металлического железа, высокий расход аммиака в процессе поднейтрализации раствора. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования способа извлечения редкоземельных элементов из апатита путем улучшения качества редкоземельного концентрата за счет снижения в нем содержания ионов желеаа, что обеспечивается тем, что при осуществлении способа редкоземельный концентрат с предыдущей операции осаждения (или из технологического цикла) работает как нейтрализующий агент, и за счет этого сокращается расход газообразного аммиака и металлического железа, из технологического процесса выводится дорогостоящий уран, улучшается извлечение РЗМ. Поставленная задача решается тем, что в способе извлечения редкоземельных элементов из апатита, включающем кислотное вскрытие апатита, отделение осадка и нейтрализацию раствора до рН 0,8-2,0 с получением концентрата редкоземельных элементов, согласно изобретению, перед нейтрализацией раствора проводят обработку его полученным концентратом РЗЭ при массовом соотношении концентрата к металлическому железу, равном 1:(3-5). Пределы соотношений оборотного концентрата к металлическому железу 1:(3-5) обуславливаются следующим: - при возврате концентрата в количестве менее, чем 1:5 по отношению к железу, не наблюдается повышения извлечения РЗЭ и снижения расхода реагентов; - при очень большом возврате кон-;ентрата - соотношение концентрата и металлического железа более, чем 1:3 - те хнологически неэффективно осуществлять нейтрализацию оборотным концентратом, т.к. резко возрастает нагрузка на фильтра-ционное оборудование, и не достигается поставленная задача в отношении качества концентрата. Способ был осуществлен в лабораторных условиях предприятия. Вскрытие апатита проводилось 47%- ной азотной кислотной. Навеску апатита 100 г распульповывали водой до соотношения твердой и жидкой фаз 1:3, затем проводили вскрытие 47%-ной азотной кислотой. Вскрытие проводилось в течений 1 часа при температуре 70°С. Полученную пульпу фильтровали, затем проводили нейтрализацию азотнофосфорнокислых растворов (АФР). Опыт 1 (по прототипу). Проводилась предварительная поднейтрализация раствора аммиака до рН 0,7, а затем железом велась более глубокая нейтрализация до рН 1,5, В опытах 2-4 в АФР вводили различные количества редкоземельного концентрата (данные см. в таблице), раствор перемешивали до растворения концентрата, а затем проводили нейтрализацию раствора железом до рН 1,5. Опыт 2. Навеску апатита 100 г распульповывали водой до соотношения твердой и жидкой фаз 1:3, затем проводили вскрытие 47%-ной азотной кислотой до избыточной кислотности 30-50 г/л НNО3. Вскрытие проводилось в течение 1 часа при температуре 70°С. Полученную пульпу фильтровали, затем проводили нейтрализацию АФР. 500 мл АФР, содержащего 1,5 г/л РЗ, нейтрализовали аммиаком до рН 0,7, затем в этот раствор добавили 1 г редкоземельного концентрата, с содержанием РЗ 25%. Эту систему перемешивали до полного растворения РЗК, при этом содержание РЗ в АФР достигло 2,0 г/л. В полученный раствор помещали барабан с железной стружкой и агитировали АФР до достижения требуемого рН (1,5). При этом растворилось 5 г железной стружки. После достижения рН 1,5 пульпу фильтровали. Остаточное содержание РЗ в растворе 0,104 г/л. Полученный концентрат промывали подкисленной водой, сушилки, взвешивали и анализировали: выход РЗК -3,63 г; содержание в нем РЗ - 26,1 %. Опыты 3 и 4 проводились без предварительной нейтрализации аммиаком. Суммарное время агитации примерно 1,5 часа. Товарный редкоземельный концентрат отделяли от раствора фильтрацией и промывали подкисленной водой при соотношении Т:Ж- 1:2. Опыт 4. Вскрытие апатита аналогично во всех опытах. К 500 мл АФР, содержащего 1,5 г/л РЗ, добавляли 2,5 г редкоземельного концентрата, содержащего 26% РЗ; пульпу агитировали до полного растворения концентрата. Содержание РЗ в растворе - 2,8 г/л. Раствор обрабатывали железной стружкой по достижения рН 1,5. При этом вес растворенной железной стружки 7,5 г. Остаточная концентрация РЗ в растворе 0,042 г/л. Выход РЗ концентрата - 4,45 г, содержание в нем РЗ -31,0% (промытого, сухого). Результаты проведенных экспериментов представлены в таблице. Таким образом, в сравнении со способом прототипа предлагаемый способ позволяет повысить содержание РЗЭ в концентрате, например, при рН 1,5 с 24,2% до 31%; - извлечение РЗЭ в концентрат с 92,3 до 98,5; - сократить расход реагентов (железа, аммиака и исключить и из технологического процесса дорогостоящий уран), чем обусловлен те хнико-экономический эффект.