RU2624575C1 - Способ переработки апатитового концентрата - Google Patents
Способ переработки апатитового концентрата Download PDFInfo
- Publication number
- RU2624575C1 RU2624575C1 RU2016140755A RU2016140755A RU2624575C1 RU 2624575 C1 RU2624575 C1 RU 2624575C1 RU 2016140755 A RU2016140755 A RU 2016140755A RU 2016140755 A RU2016140755 A RU 2016140755A RU 2624575 C1 RU2624575 C1 RU 2624575C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- concentrate
- phosphoric acid
- solution
- exchange resin
- cation exchange
- Prior art date
Links
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 title claims abstract description 76
- 229910052586 apatite Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 58
- 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 title claims abstract description 58
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 124
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 62
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 48
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 42
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 31
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 31
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 31
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims abstract description 24
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 claims abstract description 24
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims abstract description 18
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 17
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 claims abstract description 9
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 8
- NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 1,2-bis(ethenyl)benzene;1-ethenyl-2-ethylbenzene;styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1.CCC1=CC=CC=C1C=C.C=CC1=CC=CC=C1C=C NWUYHJFMYQTDRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 33
- 239000003729 cation exchange resin Substances 0.000 claims description 33
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 28
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- PAWQVTBBRAZDMG-UHFFFAOYSA-N 2-(3-bromo-2-fluorophenyl)acetic acid Chemical compound OC(=O)CC1=CC=CC(Br)=C1F PAWQVTBBRAZDMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 10
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 10
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 9
- ZSLUVFAKFWKJRC-IGMARMGPSA-N 232Th Chemical compound [232Th] ZSLUVFAKFWKJRC-IGMARMGPSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052776 Thorium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 8
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims description 7
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 7
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 claims description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 3
- LEDMRZGFZIAGGB-UHFFFAOYSA-L strontium carbonate Chemical class [Sr+2].[O-]C([O-])=O LEDMRZGFZIAGGB-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 abstract description 21
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 13
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 abstract description 13
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 abstract description 13
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 abstract description 9
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 abstract description 7
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 17
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 15
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 14
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 12
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 12
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 12
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 12
- -1 alkaline earth metal carbonates Chemical class 0.000 description 10
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L calcium carbonate Substances [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 10
- 239000000047 product Substances 0.000 description 9
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 description 8
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 7
- 235000010216 calcium carbonate Nutrition 0.000 description 5
- 150000003462 sulfoxides Chemical class 0.000 description 5
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 4
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- PASHVRUKOFIRIK-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate dihydrate Chemical compound O.O.[Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O PASHVRUKOFIRIK-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 3
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 2
- 235000010205 Cola acuminata Nutrition 0.000 description 1
- 244000228088 Cola acuminata Species 0.000 description 1
- 235000015438 Cola nitida Nutrition 0.000 description 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910052770 Uranium Inorganic materials 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000003868 ammonium compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- YYRMJZQKEFZXMX-UHFFFAOYSA-L calcium bis(dihydrogenphosphate) Chemical compound [Ca+2].OP(O)([O-])=O.OP(O)([O-])=O YYRMJZQKEFZXMX-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000001506 calcium phosphate Substances 0.000 description 1
- ZOMBKNNSYQHRCA-UHFFFAOYSA-J calcium sulfate hemihydrate Chemical compound O.[Ca+2].[Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O ZOMBKNNSYQHRCA-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 1
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 1
- 229910000150 monocalcium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019691 monocalcium phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000002367 phosphate rock Substances 0.000 description 1
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 1
- JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N uranium(0) Chemical compound [U] JFALSRSLKYAFGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B3/00—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes
- C22B3/04—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes by leaching
- C22B3/06—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes by leaching in inorganic acid solutions, e.g. with acids generated in situ; in inorganic salt solutions other than ammonium salt solutions
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Treatment Of Water By Ion Exchange (AREA)
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу переработки апатитового концентрата. Способ включает обработку концентрата кислым раствором в присутствии катионита с последующим отделением продукционной фосфорной кислоты от катионита, содержащего кальций и примесные металлы. Далее проводят регенерацию катионита с переводом кальция и примесных металлов в десорбат. При этом в качестве кислого раствора используют раствор фосфорной кислоты концентрацией 5-38 мас.%, а в качестве катионита - сульфоксидный катионит в количестве 100-125% от стехиометрически необходимого для сорбции содержащихся в апатитовом концентрате катионов металлов. Способ позволяет получать за единичный цикл обработки продукционную фосфорную кислоту концентрацией 41,05 мас.% с низким содержанием катионных примесей. Извлечение фосфора из апатитового концентрата в раствор фосфорной кислоты составляет 99,1-99,8%. Извлечение РЗЭ в карбонатный концентрат составляет 82,5-98,1%, а кальция и стронция в сумму их карбонатов 84,4-96,0%. 2 з.п. ф-лы, 4 табл., 4 пр.
Description
Изобретение относится к способам переработки апатитового концентрата и может быть использовано в химической промышленности для получения фосфорной кислоты, концентрата редкоземельных элементов (РЗЭ) и карбонатов щелочноземельных металлов.
Переработка апатитового концентрата на фосфорную кислоту позволяет получать как минеральные удобрения, так и широкий круг другой товарной продукции. В промышленно используемых способах переработки апатитового концентрата с получением фосфорной кислоты применяют дополнительные реагенты и высокотемпературные процессы. При этом снижается качество фосфорной кислоты. Содержащийся в апатитовом концентрате кальций образует экологически вредные отходы.
Известен способ переработки апатитового концентрата (см. АС 872454 СССР, МКИ3 С01В 25/222, 1979), включающий обработку апатитового концентрата оборотной фосфорной кислотой при повышенной температуре, отделение неразложившегося апатита от раствора монокальцийфосфата, введение в раствор дигидрата или полугидрата сульфата кальция в количестве 5-10 вес. ч. CaSO4 на 100 вес. ч. апатитового концентрата и выдержку смеси при 50-120°С в течение 0,1-2,0 часов до образования осадка, содержащего 5-16% РЗЭ. После отделения осадка раствор обрабатывают серной кислотой с получением продукционной пульпы, после фильтрации которой получают фосфорную кислоту, содержащую 38-47% Р2O5 и 0,02-0,03% РЗЭ, и фосфогипс, который направляют в отвал.
Данный способ характеризуется относительно невысоким извлечением фосфора в фосфорную кислоту, повышенным содержанием в ней примесей, в том числе сульфат-иона, и ограниченным числом получаемых товарных продуктов. К недостаткам способа следует также отнести повышенную температуру процесса, многостадийность и потери кальция с отвальным фосфогипсом. Все это снижает эффективность способа.
Известен также принятый в качестве прототипа способ переработки фосфатного сырья, в частности апатитового концентрата (см. пат. 2191744 РФ, МПК7 С01В 25/16, 2002), включающий обработку концентрата кислым раствором в присутствии катионита, в том числе сульфоксидного катионита, с получением раствора фосфорной кислоты и катионита, содержащего кальций и примесные металлы. В качестве кислого раствора используют либо слегка подкисленный (pH=2) водный раствор, либо раствор регенерации катионита. Количество оборотов раствора для насыщения его фосфором достигает 10. Примесные металлы представлены железом, цирконием, стронцием, ураном. Фосфорную кислоту отделяют от катионита, который регенерируют раствором 5-10 мас. % соляной кислоты с переводом кальция и примесных металлов в десорбат. Извлечение фосфора из апатитового концентрата в раствор фосфорной кислоты составляет 75-82%.
Известный способ характеризуется недостаточно высоким извлечением фосфора в фосфорную кислоту за единичный цикл обработки, повышенным содержанием в ней примесей и ограниченным числом получаемых товарных продуктов. Все это снижает эффективность способа. При использовании раствора регенерации катионита относительное содержание примесей будет еще выше. При этом в качестве продукта получается не чисто фосфорная кислота, а фосфорно-солянокислый раствор с высоким содержанием кальция и других примесей.
Настоящее изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в повышении эффективности переработки апатитового концентрата за счет увеличения извлечения фосфора в фосфорную кислоту за единичный цикл обработки при пониженном содержании в ней примесей, а также получения, помимо фосфорной кислоты, товарных продуктов в виде редкоземельного концентрата и карбонатного концентрата щелочноземельных металлов.
Технический результат достигается тем, что в способе переработки апатитового концентрата, включающем обработку концентрата кислым раствором в присутствии катионита, отделение продукционной фосфорной кислоты от катионита, содержащего кальций и примесные металлы, и регенерацию катионита с переводом кальция и примесных металлов в десорбат, согласно изобретению, в качестве кислого раствора используют раствор фосфорной кислоты концентрацией 5-38 мас. %, а в качестве катионита берут сульфоксидный катионит в количестве 100-125% от стехиометрически необходимого для сорбции содержащихся в апатитовом концентрате катионов металлов.
Достижению технического результата способствует то, что апатитовый концентрат в качестве примесных металлов содержит редкоземельные элементы, алюминий, железо, титан, торий, стронций.
Достижению технического результата способствует также то, что регенерацию катионита осуществляют раствором нитрата аммония с концентрацией 4-6 моль/л при отношении объемов катионита и раствора нитрата аммония 1:3-5, а полученный десорбат ступенчато нейтрализуют смесью аммиака и углекислого газа, взятых в мольном соотношении 2:1, с последовательным осаждением и отделением примесей алюминия, железа, титана и тория при pH 4,2-4,4, редкоземельного концентрата при pH 7,35-7,5 и карбонатов кальция и стронция при pH не менее 8,5.
Сущность изобретения заключается в следующем. В заявленном техническом решении в качестве кислого раствора используется фосфорная кислота. Возможность протекания процесса определяется тем, что апатит уже при комнатной температуре ограниченно растворим даже в низкоконцентрированной фосфорной кислоте. Повышение концентрации фосфорной кислоты увеличивает растворимость апатита. По мере повышения концентрации кальция может наступить равновесие, и растворение апатита прекратится.Сульфоксидный катионит поглощает кальций даже из достаточно концентрированного раствора фосфорной кислоты, что позволяет провести полное разложение апатитового концентрата, при этом содержание фосфорной кислоты в растворе по мере разложения концентрата постепенно увеличивается, способствуя ускорению разложения. Вместе с кальцием в катионит переходит основная часть стронция, редкоземельных элементов и других металлов.
Регенерация насыщенного преимущественно кальцием сульфоксидного катионита концентрированным раствором нитрата аммония позволяет перевести в десорбат кальций редкоземельные и другие примесные металлы. Последующая ступенчатая нейтрализация соединениями аммония позволяет последовательно удалять примесные компоненты в виде алюминия, железа, титана и тория, получать карбонатный редкоземельный концентрат и сумму карбонатов кальция и стронция.
Существенные признаки заявленного изобретения, определяющие объем правовой охраны и достаточные для получения вышеуказанного технического результата, выполняют функции и соотносятся с результатом следующим образом.
Использование раствора фосфорной кислоты в качестве кислого раствора при обработке апатитового концентрата обеспечивает получение фосфорной кислоты с пониженным содержанием катионных примесей. Концентрация фосфорной кислоты 5-38 мас.% обеспечивает в присутствии сульфоксидного катионита практически полное разложение апатитового концентрата и способствует эффективной сорбции катионов металлов из образующегося раствора фосфорной кислоты. Концентрация в растворе менее 5 мас.% фосфорной кислоты приводит к увеличению продолжительности способа вследствие уменьшения скорости растворения апатитового концентрата. Концентрация фосфорной кислоты более 38 мас.% нежелательна по причине затруднения сорбции катионов и увеличения загрязнения получаемого раствора фосфорной кислоты катионными примесями.
Использование сульфоксидного катионита в количестве 100-125% от стехиометрически необходимого для сорбции содержащихся в апатитовом концентрате катионов металлов обеспечивает полноту разложения апатитового концентрата, увеличение извлечения фосфора в фосфорную кислоту за единичный цикл обработки. При этом достигается эффективное извлечение катионов из раствора фосфорной кислоты и получение дополнительных товарных продуктов. При содержании сульфоксидного катионита в количестве менее 100% увеличивается концентрация кальция в фосфорной кислоте. Содержание катионита в количестве более 125% является избыточным и приводит к его нерациональному использованию.
Совокупность вышеуказанных признаков необходима и достаточна для достижения технического результата изобретения, заключающегося в увеличении извлечения фосфора в фосфорную кислоту за единичный цикл обработки при пониженном содержании в ней примесей, а также в получении, помимо фосфорной кислоты, товарных продуктов в виде редкоземельного концентрата и карбонатного концентрата щелочноземельных металлов. Это повышает эффективность переработки апатитового концентрата.
В частных случаях осуществления изобретения предпочтительны следующие операции и режимные параметры.
Присутствие в апатитовом концентрате в качестве примесных металлов редкоземельных элементов, алюминия, железа, титана, тория и стронция обусловлено видом месторождения апатита. Такой состав концентрата присущ его месторождениям на территории РФ, в том числе на Кольском полуострове.
Осуществление регенерации катионита раствором нитрата аммония с концентрацией 4-6 моль/л обеспечивает эффективную десорбцию РЗЭ, тория и кальция и некоторых иных катионных примесей с получением нитратного десорбата. При концентрации нитрата аммония менее 4 моль/л и концентрации его более 6 моль/л снижается эффективность десорбции РЗЭ.
Проведение регенерации катионита при отношении объемов катионита и раствора нитрата аммония 1:3-5 позволяет обеспечить наибольшую растворимость РЗЭ и других примесных металлов в растворе десорбата. При объеме раствора нитрата аммония менее 3 в соотношении 1:3-5 будет иметь место недостаточная степень регенерации катионита, а при объеме раствора нитрата аммония более 5 будет низкой концентрация катионов металлов в растворе, что приведет к нежелательному увеличению материальных потоков.
Ступенчатая нейтрализация десорбата смесью аммиака и углекислого газа, взятых в мольном соотношении 2:1 с последовательным осаждением и отделением примесей, позволяет получать карбонатные концентраты металлов, удобные для последующей переработки. Мольное отношение аммиака и углекислого газа 2:1 является оптимальным, так как при большем отношении карбонатные концентраты будут содержать примеси гидроксидов, а при меньшем отношении будет нерационально использоваться углекислый газ.
Нейтрализация десорбата смесью аммиака и углекислого газа в три ступени до обеспечения вначале величины pH 4,2-4,4 позволяет перевести в осадок алюминий, железо, титан и торий. При повышении величины pH до 7,35-7,5 осаждаются РЗЭ в нерадиоактивный концентрат, в то время как кальций остается в растворе. При дальнейшем увеличении pH до величины не менее 8,5 образуется осадок карбонатов кальция и стронция. Полученные осадки последовательно отделяют фильтрацией.
Вышеуказанные частные признаки изобретения позволяют осуществить способ в оптимальном режиме с точки зрения получения, помимо фосфорной кислоты, товарных продуктов в виде карбонатного редкоземельного концентрата и карбонатного концентрата щелочноземельных металлов.
Сущность заявляемого изобретения и его преимущества могут быть пояснены следующими Примерами конкретного выполнения.
Пример 1. 100 г апатитового концентрата, содержащего, мас. %: 50,0 CaO, 39,06 Р2O5, 3,11 SrO, 1,04 ΣTr2O3, 0,62 Аl2O3, 0,31 ТiO2, 0,71 Fe2O3, 0,003 ThO2, и 1380 см3 набухшего в воде сульфоксидного катионита КУ-2-8чС (125% от стехиометрически необходимого для сорбции содержащихся в апатитовом концентрате катионов металлов) помещают в 1239 г 38 мас. % фосфорной кислоты, выдерживают при комнатной температуре и перемешивают в течение 4 часов. Затем на сетчатом фильтре отделяют фосфорную кислоту от катионита. Получают 1278 г фосфорной кислоты концентрацией 41,05 мас. %, извлечение фосфора из апатитового концентрата в раствор фосфорной кислоты составляет 99,8%. Содержание катионных примесей приведено в Таблице 1. В катионит перешло, г: 47,4 СаО, 2,46 SrO, 0,99 ΣТr2O3, 0,34 Аl2O3, 0,16 ТiO2, 0,49 Fe2O3, 2,46⋅10-4 ТhO2. Извлечение примесных металлов в сорбент, рассчитанное по разности их количества в апатитовом концентрате и полученной фосфорной кислоте, также приведено в Таблице 1.
Проводят регенерацию катионита раствором нитрата аммония концентрацией 5 моль/л при отношении объемов сорбента и раствора нитрата аммония 1:4. Полученный десорбат нейтрализуют смесью аммиака и углекислого газа, взятых в мольном отношении 2:1. Нейтрализацию проводят последовательно на 3 ступенях, при этом на первой ступени нейтрализацию десорбата ведут до обеспечения pH 4,4 с образованием и отделением фильтрацией осадка массой 0,92 г, содержащего сумму примесей Аl2O3, Fe2O3, TiO2, ThO2. На второй ступени нейтрализацию проводят до обеспечения pH 7,5 с образованием и отделением фильтрацией осадка карбонатов РЗЭ массой 1,55 г при содержании в нем 0,96 г ΣТr2O3. Извлечение РЗЭ составило 92,1% от их содержания в апатитовом концентрате. На третьей ступени нейтрализацию ведут до pH 9,5 с образованием и отделением фильтрацией осадка карбонатов кальция и стронция массой 85,4 г при содержании в нем 47,8 г суммы СаО и SrO. Их извлечение составило 89,9% от их содержания в апатитовом концентрате. Осадки 2 и 3 ступеней высушивают.
Пример 2. 100 г апатитового концентрата, содержащего, мас. %: 50,0 СаО, 39,06 Р2O5, 3,11 SrO, 1,04 ΣТr2O3, 0,62 Аl2O3, 0,31 ТiO2, 0,71 Fe2O3, 0,003 ThO2, и 1020 см3 набухшего в воде сульфоксидного катионита КУ-2-8чС (100% от стехиометрически необходимого для сорбции содержащихся в апатитовом концентрате катионов металлов) помещают в 1239 г 38 мас. % фосфорной кислоты, выдерживают при комнатной температуре и перемешивают в течение 4 часов. Затем на сетчатом фильтре отделяют фосфорную кислоту от катионита. Получают 1278 г фосфорной кислоты концентрацией 41,05 мас. %. Извлечение фосфора из апатитового концентрата в раствор фосфорной кислоты составляет 99,5%. Содержание катионных примесей приведено в Таблице 2. В катионит перешло, г: 44,35 СаО, 3,08 SrO, 0,87 ΣТr2O3, 0,29 Аl2O3, 0,26 ТiO2, 0,48 Fe2O3, 2,1⋅10-4 ThO2. Извлечение примесных металлов в сорбент, рассчитанное по разности их количества в апатитовом концентрате и полученной фосфорной кислоте, также приведено в Таблице 2.
Проводят регенерацию катионита раствором нитрата аммония концентрацией 4 моль/л при отношении объемов сорбента и раствора нитрата аммония 1:3. Полученный десорбат нейтрализуют смесью аммиака и углекислого газа, взятых в мольном отношении 2:1. Нейтрализацию проводят последовательно на 3 ступенях, при этом на первой ступени нейтрализацию десорбата ведут до обеспечения pH 4,3 с образованием и отделением фильтрацией осадка массой 1,02 г, содержащего сумму примесей Аl2O3, Fe2O3, TiO2, ThO2. На второй ступени нейтрализацию проводят до обеспечения pH 7,35 с образованием и отделением фильтрацией осадка карбонатов РЗЭ массой 1,32 г при содержании в нем 0,86 г ΣTr2O3. Извлечение РЗЭ составило 82,5% от их содержания в апатитовом концентрате. На третьей ступени нейтрализацию ведут до pH 8,5 с образованием и отделением фильтрацией осадка карбонатов кальция и стронция массой 80,2 г при содержании в нем 44,9 г суммы СаО и SrO. Их извлечение составило 84,4% от их содержания в апатитовом концентрате. Осадки 2 и 3 ступеней высушивают.
Пример 3. 100 г апатитового концентрата, содержащего, мас. %: 50,0 СаО, 39,06 Р2O5, 3,11 SrO, 1,04 ΣТr2O3, 0,62 Аl2O3, 0,31 ТiO2, 0,71 Fe2O3, 0,003 ThO2, и 1380 см3 набухшего в воде сульфоксидного катионита КУ-2-8чС (125% от стехиометрически необходимого для сорбции содержащихся в апатитовом концентрате катионов металлов) помещают в 1026 г 5 мас. % фосфорной кислоты, выдерживают при комнатной температуре и перемешивают в течение 4 часов. Затем на сетчатом фильтре отделяют фосфорную кислоту от катионита. Получают 1065 г фосфорной кислоты концентрацией 9,9 мас. %. Извлечение фосфора из апатитового концентрата в раствор фосфорной кислоты составляет 99,1%. Содержание катионных примесей приведено в Таблице 3. В катионит перешло, г: 49,75 СаО, 3,10 SrO, 1,04 ΣTr2O3, 0,43 Аl2O3, 0,26 TiO2, 0,58 Fe2O3, 2,5⋅10-3 ThO2. Извлечение примесных металлов в сорбент, рассчитанное по разности их количества в апатитовом концентрате и полученной фосфорной кислоте, также приведено в Таблице 3.
Проводят регенерацию катионита раствором нитрата аммония концентрацией 6 моль/л при отношении объемов сорбента и раствора нитрата аммония 1:5. Полученный десорбат нейтрализуют смесью аммиака и углекислого газа, взятых в мольном отношении 2:1. Нейтрализацию проводят последовательно на 3 ступенях, при этом на первой ступени нейтрализацию десорбата ведут до обеспечения pH 4,4 с образованием и отделением фильтрацией осадка массой 1,25 г, содержащего сумму примесей Аl2О3, Fe2O3, ТiO2, ThO2. На второй ступени нейтрализацию проводят до обеспечения pH 7,4 с образованием и отделением фильтрацией осадка карбонатов РЗЭ массой 1,61 г при содержании в нем 1,022 г ΣТr2O3. Извлечение РЗЭ составило 98,1% от их содержания в апатитовом концентрате. На третьей ступени нейтрализацию ведут до pH 9 с образованием и отделением фильтрацией осадка карбонатов кальция и стронция массой 89,8 г при содержании в нем 50,3 г суммы СаО и SrO. Их извлечение составило 94,5% от их содержания в апатитовом концентрате. Осадки 2 и 3 ступеней высушивают.
Пример 4. 100 г апатитового концентрата, содержащего, мас. %: 50,0 СаО, 39,06 Р2O5, 3,11 SrO, 1,04 ΣТr2O3, 0,62 Аl2O3, 0,31 ТiO2, 0,71 Fe2O3, 0,003 ТhO2, и 1380 см3 набухшего в воде сульфоксидного катионита КУ-2-8чС (125% от стехиометрически необходимого для сорбции содержащихся в апатитовом концентрате катионов металлов) помещают в 1053 г 10 мас. % фосфорной кислоты, выдерживают при комнатной температуре и перемешивают в течение 4 часов. Затем на сетчатом фильтре отделяют фосфорную кислоту от катионита. Получают 1092 г фосфорной кислоты концентрацией 14,6 мас. %. Извлечение фосфора из апатитового концентрата в раствор фосфорной кислоты составляет 99,4%. Содержание катионных примесей приведено в Таблице 4. В катионит перешло, г: 49,62 СаО, 3,10 SrO, 1,04 ΣТr2O3, 0,46 Аl2O3, 0,25 ТiO2, 0,56 Fe2O3, 2,2⋅10-3 ThO2. Извлечение примесных металлов в сорбент, рассчитанное по разности их количества в апатитовом концентрате и полученной фосфорной кислоте, также приведено в Таблице 4.
Проводят регенерацию катионита раствором нитрата аммония концентрацией 5 моль/л при отношении объемов сорбента и раствора нитрата аммония 1:4. Полученный десорбат нейтрализуют смесью аммиака и углекислого газа, взятых в мольном отношении 2:1. Нейтрализацию проводят последовательно на 3 ступенях, при этом на первой ступени нейтрализацию десорбата ведут до обеспечения pH 4,2 с образованием и отделением фильтрацией осадка массой 1,245 г, содержащего сумму примесей Аl2О3, Fe2O3, TiO2, ТhO2. На второй ступени нейтрализацию проводят до обеспечения pH 7,5 с образованием и отделением фильтрацией осадка карбонатов РЗЭ массой 1,65 г при содержании в нем 1,02 г ΣTr2О3. Извлечение РЗЭ составило 97,9% от их содержания в апатитовом концентрате. На третьей ступени нейтрализацию ведут до pH 9 с образованием и отделением фильтрацией осадка карбонатов кальция и стронция массой 91,3 г при содержании в нем 51,1 г суммы СаО и SrO. Их извлечение составило 96% от их содержания в апатитовом концентрате. Осадки 2 и 3 ступеней высушивают.
Из вышеприведенных Примеров видно, что предлагаемый способ позволяет эффективно перерабатывать апатитовый концентрат с получением за единичный цикл обработки при комнатной температуре продукционной фосфорной кислоты концентрацией до 41,05 мас. % с пониженным содержанием катионных примесей. Извлечение фосфора из апатитового концентрата в раствор фосфорной кислоты составляет 99,1-99,8%. Способ обеспечивает получение дополнительных товарных продуктов в виде редкоземельного концентрата и карбонатного концентрата щелочноземельных металлов. Извлечение РЗЭ в карбонатный концентрат составляет 82,5-98,1%, а кальция и стронция в сумму их карбонатов 84,4-96,0%.
Claims (3)
1. Способ переработки апатитового концентрата, включающий обработку концентрата кислым раствором в присутствии катионита, отделение продукционной фосфорной кислоты от катионита, содержащего кальций и примесные металлы, и регенерацию катионита с переводом кальция и примесных металлов в десорбат, отличающийся тем, что в качестве кислого раствора используют раствор фосфорной кислоты концентрацией 5-38 мас. %, а в качестве катионита - сульфоксидный катионит в количестве 100-125% от стехиометрически необходимого для сорбции содержащихся в апатитовом концентрате катионов металлов.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что апатитовый концентрат в качестве примесных металлов содержит редкоземельные элементы, алюминий, железо, титан, торий и стронций.
3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что регенерацию катионита осуществляют раствором нитрата аммония с концентрацией 4-6 моль/л при отношении объемов катионита и раствора нитрата аммония 1:3-5, а полученный десорбат ступенчато нейтрализуют смесью аммиака и углекислого газа, взятых в мольном соотношении 2:1, с последовательным осаждением и отделением примесей алюминия, железа, титана и тория при рН 4,2-4,4, редкоземельного концентрата при рН 7,35-7,5 и карбонатов кальция и стронция при рН не менее 8,5.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016140755A RU2624575C1 (ru) | 2016-10-17 | 2016-10-17 | Способ переработки апатитового концентрата |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016140755A RU2624575C1 (ru) | 2016-10-17 | 2016-10-17 | Способ переработки апатитового концентрата |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2624575C1 true RU2624575C1 (ru) | 2017-07-04 |
Family
ID=59312449
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016140755A RU2624575C1 (ru) | 2016-10-17 | 2016-10-17 | Способ переработки апатитового концентрата |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2624575C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2813490C2 (ru) * | 2022-05-05 | 2024-02-12 | Общество с ограниченной ответственностью "Ватернова" | Способ переработки природных фосфатов |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2783125A (en) * | 1949-07-21 | 1957-02-26 | Produits Chim Terres Rares Soc | Treatment of monazite |
| EP0265547A1 (de) * | 1986-10-30 | 1988-05-04 | URAPHOS CHEMIE GmbH | Verfahren zur Gewinnung von Seltenen Erden und gegebenenfalls Uran und Thorium aus Schwermineralphosphaten |
| PL272533A2 (en) * | 1988-05-16 | 1989-02-20 | Politechnika Krakowska | Method of recovering lanthanides from phospogypsum wastes |
| EP0522234A1 (en) * | 1991-07-01 | 1993-01-13 | Y.G. Gorny | Method for extracting rare-earth elements from phosphate ore |
| RU2191744C2 (ru) * | 2000-09-20 | 2002-10-27 | Татьяна Ивановна Войнаровская | Способ переработки фосфатного сырья на фосфорную кислоту и ее соли |
| RU2225892C1 (ru) * | 2002-07-23 | 2004-03-20 | Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В.Тананаева Кольского научного центра РАН | Способ извлечения редкоземельных элементов из фосфогипса |
| RU2258036C1 (ru) * | 2004-06-09 | 2005-08-10 | Открытое акционерное общество "СОДА" (ОАО "СОДА") | Способ комплексной переработки фосфогипса |
| RU2293781C1 (ru) * | 2005-07-04 | 2007-02-20 | Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук | Способ извлечения редкоземельных элементов из фосфогипса |
-
2016
- 2016-10-17 RU RU2016140755A patent/RU2624575C1/ru active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2783125A (en) * | 1949-07-21 | 1957-02-26 | Produits Chim Terres Rares Soc | Treatment of monazite |
| EP0265547A1 (de) * | 1986-10-30 | 1988-05-04 | URAPHOS CHEMIE GmbH | Verfahren zur Gewinnung von Seltenen Erden und gegebenenfalls Uran und Thorium aus Schwermineralphosphaten |
| PL272533A2 (en) * | 1988-05-16 | 1989-02-20 | Politechnika Krakowska | Method of recovering lanthanides from phospogypsum wastes |
| EP0522234A1 (en) * | 1991-07-01 | 1993-01-13 | Y.G. Gorny | Method for extracting rare-earth elements from phosphate ore |
| RU2191744C2 (ru) * | 2000-09-20 | 2002-10-27 | Татьяна Ивановна Войнаровская | Способ переработки фосфатного сырья на фосфорную кислоту и ее соли |
| RU2225892C1 (ru) * | 2002-07-23 | 2004-03-20 | Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В.Тананаева Кольского научного центра РАН | Способ извлечения редкоземельных элементов из фосфогипса |
| RU2258036C1 (ru) * | 2004-06-09 | 2005-08-10 | Открытое акционерное общество "СОДА" (ОАО "СОДА") | Способ комплексной переработки фосфогипса |
| RU2293781C1 (ru) * | 2005-07-04 | 2007-02-20 | Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук | Способ извлечения редкоземельных элементов из фосфогипса |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2813490C2 (ru) * | 2022-05-05 | 2024-02-12 | Общество с ограниченной ответственностью "Ватернова" | Способ переработки природных фосфатов |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2416654C1 (ru) | Способ извлечения редкоземельных металлов из фосфогипса | |
| RU2337879C1 (ru) | Способ переработки фосфогипса, содержащего соединения фосфора и лантаноиды | |
| RU2293781C1 (ru) | Способ извлечения редкоземельных элементов из фосфогипса | |
| EA019279B1 (ru) | Способ очистки бикарбоната лития | |
| RU2543160C2 (ru) | Способ сернокислотного разложения рзм-содержащего фосфатного сырья | |
| RU2465207C1 (ru) | Способ извлечения редкоземельных элементов из экстракционной фосфорной кислоты | |
| RU2660864C2 (ru) | Способ получения карбоната лития из литийсодержащих природных рассолов | |
| RU2549412C1 (ru) | Способ переработки монацитового концентрата | |
| RU2573905C1 (ru) | Способ переработки редкоземельного концентрата | |
| RU2551292C2 (ru) | Способ переработки фосфогипса | |
| RU2624575C1 (ru) | Способ переработки апатитового концентрата | |
| RU2158317C1 (ru) | Способ извлечения редкоземельных элементов из фосфогипса | |
| RU2739409C1 (ru) | Способ извлечения редкоземельных элементов из фосфогипса | |
| RU2608033C1 (ru) | Способ получения оксида скандия | |
| RU2487083C1 (ru) | Способ переработки фосфогипса | |
| RU2507276C1 (ru) | Способ переработки фосфополугидрата | |
| RU2560359C2 (ru) | Кальцинатный способ получения карбоната лития из литиеносного сырья | |
| RU2525877C2 (ru) | Способ переработки фосфогипса | |
| RU2630989C1 (ru) | Способ переработки фторидного редкоземельного концентрата | |
| RU2552602C2 (ru) | Способ переработки фосфогипса | |
| RU2559476C1 (ru) | Способ извлечения редкоземельных металлов из нитрофосфатного раствора при азотнокислотной переработке апатитового концентрата | |
| RU2590796C1 (ru) | Способ переработки фосфогипса | |
| RU2665512C1 (ru) | Способ переработки фосфогипса | |
| RU2523319C1 (ru) | Способ очистки фосфатно-фторидного концентрата рзэ | |
| RU2487185C1 (ru) | Способ извлечения редкоземельных металлов из фосфогипса |