RU2104941C1 - Method for processing of phosphate of rare-earth metals - Google Patents
Method for processing of phosphate of rare-earth metals Download PDFInfo
- Publication number
- RU2104941C1 RU2104941C1 RU96123320A RU96123320A RU2104941C1 RU 2104941 C1 RU2104941 C1 RU 2104941C1 RU 96123320 A RU96123320 A RU 96123320A RU 96123320 A RU96123320 A RU 96123320A RU 2104941 C1 RU2104941 C1 RU 2104941C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rare
- earth
- carbon
- processing
- phosphorus
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 19
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 title claims abstract description 17
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 title abstract description 9
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 title description 3
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 title description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- DLYUQMMRRRQYAE-UHFFFAOYSA-N tetraphosphorus decaoxide Chemical compound O1P(O2)(=O)OP3(=O)OP1(=O)OP2(=O)O3 DLYUQMMRRRQYAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910001464 rare earth metal phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 16
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims description 6
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 abstract description 8
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 abstract description 6
- 239000002253 acid Substances 0.000 abstract description 5
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 239000011707 mineral Substances 0.000 abstract description 5
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 abstract description 5
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 abstract description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 abstract 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000007792 gaseous phase Substances 0.000 abstract 1
- BHEPBYXIRTUNPN-UHFFFAOYSA-N hydridophosphorus(.) (triplet) Chemical compound [PH] BHEPBYXIRTUNPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 4
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 3
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 3
- 229910021193 La 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 description 2
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 2
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 2
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 2
- UXBZSSBXGPYSIL-UHFFFAOYSA-N phosphoric acid;yttrium(3+) Chemical compound [Y+3].OP(O)(O)=O UXBZSSBXGPYSIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- -1 rare-earth carbides Chemical class 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 229910000164 yttrium(III) phosphate Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 1
- 229910052586 apatite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- IKNAJTLCCWPIQD-UHFFFAOYSA-K cerium(3+);lanthanum(3+);neodymium(3+);oxygen(2-);phosphate Chemical compound [O-2].[La+3].[Ce+3].[Nd+3].[O-]P([O-])([O-])=O IKNAJTLCCWPIQD-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- LQFNMFDUAPEJRY-UHFFFAOYSA-K lanthanum(3+);phosphate Chemical compound [La+3].[O-]P([O-])([O-])=O LQFNMFDUAPEJRY-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052590 monazite Inorganic materials 0.000 description 1
- VSIIXMUUUJUKCM-UHFFFAOYSA-D pentacalcium;fluoride;triphosphate Chemical compound [F-].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O VSIIXMUUUJUKCM-UHFFFAOYSA-D 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 229910001404 rare earth metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000162 sodium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001488 sodium phosphate Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- RYFMWSXOAZQYPI-UHFFFAOYSA-K trisodium phosphate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[O-]P([O-])([O-])=O RYFMWSXOAZQYPI-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UXBZSSBXGPYSIL-UHFFFAOYSA-K yttrium(iii) phosphate Chemical compound [Y+3].[O-]P([O-])([O-])=O UXBZSSBXGPYSIL-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам переработки фосфатов редкоземельных металлов (РЗМ) и может найти применение при извлечении РЗМ из апатитового, монацитового, монацито-пирохлорного концентратов и др. The invention relates to methods for processing rare-earth metal phosphates (REM) and may find application in the extraction of rare-earth metals from apatite, monazite, monazito-pyrochlore concentrates, etc.
Известен способ переработки фосфатов РЗМ путем их обработки при 140oC в течение 3 ч 45%-ным раствором NaOH, взятым в количестве примерно 300% от стехиометрически необходимого. Полученные в этих условиях гидроокиси РЗМ хорошо растворяются в минеральных кислотах (см. Зеликман А.Н., Коршунов Б.Г. Металлургия редких металлов. М.: Металлургия, 1991, с. 353-354).A known method of processing phosphates of rare-earth metals by processing them at 140 o C for 3 hours with a 45% solution of NaOH, taken in an amount of about 300% of the stoichiometrically necessary. REM hydroxides obtained under these conditions are well soluble in mineral acids (see Zelikman AN, Korshunov BG, Metallurgy of rare metals. M: Metallurgy, 1991, p. 353-354).
Недостатками известного способа являются высокий расход дорогостоящего реагента, необходимость проведения дополнительных операций по выделению фосфата натрия из получающихся щелочных растворов. The disadvantages of this method are the high consumption of an expensive reagent, the need for additional operations for the allocation of sodium phosphate from the resulting alkaline solutions.
Известен также способ переработки фосфатов РЗМ путем их восстановления углеродом в электропечи при 1600-1700oC с переводом фосфора в газовую фазу и получением карбидов РЗМ согласно реакции:
Известный способ имеет следующие недостатки:
- при переводе карбидов РЗМ в раствор для осуществления разделения смеси РЗМ на индивидуальные РЗМ выделяется ацетилен, что требует применения индивидуальных мер безопасности и сложного оборудования;
- имеет место повышенный расход восстановителя, так как он расходуется как на восстановление фосфора, так и на синтез карбида, а также повышенный расход электроэнергии, поскольку восстановление ведут при температуре 1600-1700oC.The known method has the following disadvantages:
- when transferring rare-earth carbides to a solution to separate the rare-earth mixture into individual rare-earth metals, acetylene is released, which requires the use of individual safety measures and sophisticated equipment;
- there is an increased consumption of the reducing agent, as it is spent both on the reduction of phosphorus and on the synthesis of carbide, as well as increased energy consumption, since the recovery is carried out at a temperature of 1600-1700 o C.
Настоящее изобретение направлено на решение задачи повышения экономичности процесса за счет снижения температуры проведения процесса и расхода восстановителя, а также на упрощение дальнейшей переработки обесфосфоренного редкоземельного продукта. The present invention is aimed at solving the problem of increasing the efficiency of the process by reducing the temperature of the process and the consumption of reducing agent, as well as to simplify the further processing of phosphorus-free rare earth product.
Поставленная задача решается тем, что в способе переработки фосфатов редкоземельных металлов путем их термического восстановления углеродом с переводом фосфора в газовую фазу и получением обесфосфоренного редкоземельного продукта, согласно изобретению углерод берут в количестве 120-140% от стехиометрически необходимого для восстановления пятиокиси фосфора, а термическое восстановление ведут при 1350-1400%, причем обесфосфоренный редкоземельный продукт получают в виде оксидов редкоземельных металлов. The problem is solved in that in the method of processing rare-earth metal phosphates by thermal reduction with carbon to transfer phosphorus to the gas phase and obtaining a phosphorus-free rare-earth product, according to the invention, carbon is taken in an amount of 120-140% of the stoichiometrically necessary to restore phosphorus pentoxide, and thermal recovery lead at 1350-1400%, and dephosphorized rare earth product is obtained in the form of oxides of rare earth metals.
Процесс восстановления описывается реакцией:
Использование восстановителя в количестве меньшем 120% от стехиометрически необходимого и проведение процесса при температуре ниже 1350oC вызывает уменьшение полноты отгонки фосфора.The use of a reducing agent in an amount less than 120% of the stoichiometrically necessary and carrying out the process at a temperature below 1350 o C causes a decrease in the completeness of the distillation of phosphorus.
При использовании восстановителя в количестве большем 140% в продукте реакции остается много непрореагировавшего углерода, а ведение процесса при температуре выше 1400oC приводит к карбидообразованию.When using a reducing agent in an amount greater than 140%, a lot of unreacted carbon remains in the reaction product, and the process at temperatures above 1400 o C leads to carbide formation.
Обесфосфоренный редкоземельный продукт по предлагаемому способу получают в виде оксидов редкоземельных металлов, легко растворимых в минеральных кислотах, что позволяет упростить его дальнейшую переработку. The dephosphorized rare earth product according to the proposed method is obtained in the form of rare earth metal oxides readily soluble in mineral acids, which makes it possible to simplify its further processing.
Способ осуществляют следующим образом. Измельченный материал, содержащий фосфаты РЗМ, смешивают с углеродсодержащим порошком (сажа, каменный уголь, кокс, графит), при этом количество углерода составляет 120-140% от стехиометрически необходимого для восстановления пятиокиси фосфора. Шихту брикетируют, нагревают до 1350-1400oC, конденсируют отгоняющийся фосфор из отходящих газов, полученные оксиды РЗМ охлаждают и перерабатывают по известной технологии, растворяя их в "мягких" условиях в минеральной кислоте. Так, полученные оксиды РЗМ полностью растворяются в 2 N HMO3 при 60oC. Степень конверсии индивидуальных фосфатов РЗМ в оксиды составляет 98,5-99,8%, ортофосфата иттрия - 99,88%. Степень конверсии фосфата РЗМ в монацито-пирохлорном концентрате месторождения Томтор (Якутия) составляет 89,23-98,95%, в ксенотимовом концентрате месторождения ИЕН-ФУ (Вьетнам) - 92,2%.The method is as follows. The crushed material containing REM phosphates is mixed with a carbon-containing powder (carbon black, coal, coke, graphite), while the amount of carbon is 120-140% of the stoichiometrically necessary for the reduction of phosphorus pentoxide. The mixture is briquetted, heated to 1350-1400 o C, condensed fugitive phosphorus from the exhaust gases is condensed, the resulting REM oxides are cooled and processed according to known technology, dissolving them in "mild" conditions in mineral acid. Thus, the obtained REM oxides are completely dissolved in 2 N HMO 3 at 60 ° C. The degree of conversion of individual REM phosphates to oxides is 98.5-99.8%, and yttrium orthophosphate is 99.88%. The degree of conversion of REM phosphate in the monazite-pyrochlore concentrate of the Tomtor deposit (Yakutia) is 89.23-98.95%, in the xenotime concentrate of the IEN-FU deposit (Vietnam) - 92.2%.
Пример 1. 5 г ортофосфата лантана смешивают с 0,89 г измельченного графита, что соответствует количеству углерода 140% от стехиометрически необходимого, смесь нагревают до 1350oC м выдерживают при этой температуре 2 ч. Получают 3,3 г продукта с остаточным содержанием P2O5 - 0,28%. Степень конверсии в La2O3 составляет 99,54%. Полученный La2O3 полностью растворяется в 2 N HNO3 при 60oC.Example 1. 5 g of lanthanum orthophosphate is mixed with 0.89 g of crushed graphite, which corresponds to the amount of
Основные параметры процесса и достигаемые результаты по примерам 1-9, а также примеры 10-11 с запредельными значениями параметров представлены в таблице. Во всех случаях полученные оксиды легко растворяются в 2 N HNO3 при 60oC.The main process parameters and the results achieved in examples 1-9, as well as examples 10-11 with transcendent values of the parameters are presented in the table. In all cases, the resulting oxides readily dissolve in 2 N HNO 3 at 60 o C.
Примеры 2-8. Процесс ведут аналогично примеру 1. Отличие заключается в используемом фосфате РЗМ, расходе углерода и температуре процесса. Examples 2-8. The process is carried out analogously to example 1. The difference lies in the REM phosphate used, carbon consumption and process temperature.
Пример 9. 10 г ксенотимового концентрата месторождения ИЕН-ФУ (Вьетнам) состава, мас.%: Ln2O3-38,0, SiO2-16,4, Y2O3-16,3, P2O5-11,6 смешивают с 0,68 г (140% от стехиометрии) измельченного графита, смесь нагревают до 1400oC и выдерживают при этой температуре 2 ч. Получают 7,6 г продукта с содержанием 1,2% P2O5. Степень конверсии фосфатов РЗМ в оксиды составляет 92,20%.Example 9. 10 g of xenotime concentrate of the YEN-FU field (Vietnam) composition, wt.%: Ln 2 O 3 -38.0, SiO 2 -16.4, Y 2 O 3 -16.3, P 2 O 5 - 11.6 are mixed with 0.68 g (140% of stoichiometry) of crushed graphite, the mixture is heated to 1400 ° C. and maintained at this temperature for 2 hours. 7.6 g of product is obtained with a content of 1.2% P 2 O 5 . The degree of conversion of rare-earth phosphates to oxides is 92.20%.
Как видно из приведенных примеров, проведение процесса согласно изобретению позволяет по сравнению с прототипом снизить температуру на 200-350oC и почти в 2 раза уменьшить расход восстановителя. При этом упрощается дальнейшая переработка получающегося редкоземельного продукта.As can be seen from the above examples, the process according to the invention allows, in comparison with the prototype, to reduce the temperature by 200-350 o C and almost 2 times to reduce the consumption of reducing agent. This simplifies the further processing of the resulting rare earth product.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96123320A RU2104941C1 (en) | 1996-12-10 | 1996-12-10 | Method for processing of phosphate of rare-earth metals |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96123320A RU2104941C1 (en) | 1996-12-10 | 1996-12-10 | Method for processing of phosphate of rare-earth metals |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2104941C1 true RU2104941C1 (en) | 1998-02-20 |
| RU96123320A RU96123320A (en) | 1998-04-10 |
Family
ID=20187958
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU96123320A RU2104941C1 (en) | 1996-12-10 | 1996-12-10 | Method for processing of phosphate of rare-earth metals |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2104941C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7993612B2 (en) * | 2008-05-02 | 2011-08-09 | Arafura Resources Limited | Recovery of rare earth elements |
| CN115637339A (en) * | 2022-08-25 | 2023-01-24 | 华卫国 | Production process for extracting phosphorus product and rare earth product from monazite rare earth ore |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR541657A (en) * | 1921-02-19 | 1922-07-31 | Monazite treatment process |
-
1996
- 1996-12-10 RU RU96123320A patent/RU2104941C1/en active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR541657A (en) * | 1921-02-19 | 1922-07-31 | Monazite treatment process |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7993612B2 (en) * | 2008-05-02 | 2011-08-09 | Arafura Resources Limited | Recovery of rare earth elements |
| CN115637339A (en) * | 2022-08-25 | 2023-01-24 | 华卫国 | Production process for extracting phosphorus product and rare earth product from monazite rare earth ore |
| CN115637339B (en) * | 2022-08-25 | 2023-12-01 | 华卫国 | Production process for extracting phosphorus product and rare earth product from monazite rare earth ore |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4362703A (en) | Process for preparing cryolite from fly ash | |
| JP6508675B2 (en) | Recovery method of iron phosphate | |
| CN103534367A (en) | Processes for recovering rare earth elements from aluminum-bearing materials | |
| JP6105053B2 (en) | Rare earth extraction systems and methods | |
| JP7644883B2 (en) | Method for producing phosphorus compounds | |
| RU95118155A (en) | EXTRACTION OF CERIUM FROM FLUORIDE-CONTAINING ORE | |
| KR900000904B1 (en) | Pickling Waste Collection and Treatment Process of Stainless Steel | |
| US20220212932A1 (en) | Phosphorus oxide and phosphoric acid production processes | |
| RU2104941C1 (en) | Method for processing of phosphate of rare-earth metals | |
| EP3927659A1 (en) | Process for recovering phosphoric acid from solid phosphorus sources | |
| CA1115486A (en) | Dry reaction process of asbestos tailings and ammonium sulfate | |
| JP5667374B2 (en) | Method for recovering phosphoric acid from steelmaking slag | |
| CN103466583B (en) | A kind of method of ferrophosphorus oxidizing slag preparing phosphoric acid iron | |
| CA3131219A1 (en) | Method to convert lithium in soluble form from lithium silicate minerals by the use of an intrinsic chemical heat system | |
| RU2048559C1 (en) | Method for processing of zirconium concentrate | |
| RU2200708C2 (en) | Alumina production process | |
| CN112678794A (en) | Method for preparing multi-element doped lithium iron phosphate from phosphorized slag | |
| CN113233432B (en) | Method for preparing aluminum nitride powder from secondary aluminum ash | |
| US3411882A (en) | Production of boron nitride | |
| US4676963A (en) | Manufacture of sodium tripolyphosphate from wet acid | |
| WO2003082736A1 (en) | Process for the preparation of lithium metaphosphate | |
| JP3940651B2 (en) | Method for recovering hydrofluoric acid | |
| CN111498809A (en) | From containing H2SiF6Method for recovering hydrofluoric acid from etching waste acid | |
| CN101306805A (en) | A method for preparing phosphine from phosphorus-containing waste residue of industrial production of sodium hypophosphite | |
| JPH075307B2 (en) | Decomposition method of rare earth ore |