RU2763074C1 - Способ комплексной переработки фосфогипса - Google Patents
Способ комплексной переработки фосфогипса Download PDFInfo
- Publication number
- RU2763074C1 RU2763074C1 RU2021117361A RU2021117361A RU2763074C1 RU 2763074 C1 RU2763074 C1 RU 2763074C1 RU 2021117361 A RU2021117361 A RU 2021117361A RU 2021117361 A RU2021117361 A RU 2021117361A RU 2763074 C1 RU2763074 C1 RU 2763074C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- phosphogypsum
- solution
- ree
- carbonate
- sulfate
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 33
- PASHVRUKOFIRIK-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate dihydrate Chemical compound O.O.[Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O PASHVRUKOFIRIK-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 55
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 31
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims abstract description 17
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 13
- 229910052939 potassium sulfate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 235000011151 potassium sulphates Nutrition 0.000 claims abstract description 12
- OTYBMLCTZGSZBG-UHFFFAOYSA-L potassium sulfate Chemical compound [K+].[K+].[O-]S([O-])(=O)=O OTYBMLCTZGSZBG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 10
- 239000013065 commercial product Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 8
- NMGSERJNPJZFFC-UHFFFAOYSA-N carbonic acid;sulfuric acid Chemical compound OC(O)=O.OS(O)(=O)=O NMGSERJNPJZFFC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 6
- TYJJADVDDVDEDZ-UHFFFAOYSA-M potassium hydrogencarbonate Chemical compound [K+].OC([O-])=O TYJJADVDDVDEDZ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000003957 anion exchange resin Substances 0.000 claims abstract description 4
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Chemical compound [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 43
- 229910000027 potassium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 21
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 16
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 12
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 10
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 claims description 6
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims description 6
- -1 carbonization Chemical compound 0.000 claims 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 abstract description 54
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 30
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 7
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 5
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 abstract description 4
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 239000011575 calcium Substances 0.000 abstract description 3
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 abstract 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 14
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 12
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 6
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 6
- 229910001404 rare earth metal oxide Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 6
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 6
- CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N Ascorbic acid Chemical compound OC[C@H](O)[C@H]1OC(=O)C(O)=C1O CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N 0.000 description 4
- 229910052747 lanthanoid Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000002602 lanthanoids Chemical class 0.000 description 4
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 3
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001095 magnesium carbonate Substances 0.000 description 3
- 229910000021 magnesium carbonate Inorganic materials 0.000 description 3
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 3
- PAWQVTBBRAZDMG-UHFFFAOYSA-N 2-(3-bromo-2-fluorophenyl)acetic acid Chemical compound OC(=O)CC1=CC=CC(Br)=C1F PAWQVTBBRAZDMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonia chloride Chemical compound [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L Magnesium sulfate Chemical compound [Mg+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L Sodium Sulfate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O PMZURENOXWZQFD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 235000010323 ascorbic acid Nutrition 0.000 description 2
- 229960005070 ascorbic acid Drugs 0.000 description 2
- 239000011668 ascorbic acid Substances 0.000 description 2
- OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate Chemical class [Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 235000011132 calcium sulphate Nutrition 0.000 description 2
- 125000005587 carbonate group Chemical group 0.000 description 2
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 2
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 2
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 2
- ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L magnesium carbonate Chemical compound [Mg+2].[O-]C([O-])=O ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 235000014380 magnesium carbonate Nutrition 0.000 description 2
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 229910052938 sodium sulfate Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000011152 sodium sulphate Nutrition 0.000 description 2
- ZSLUVFAKFWKJRC-IGMARMGPSA-N 232Th Chemical compound [232Th] ZSLUVFAKFWKJRC-IGMARMGPSA-N 0.000 description 1
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052776 Thorium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019270 ammonium chloride Nutrition 0.000 description 1
- 239000000908 ammonium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 229910052586 apatite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 description 1
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000009851 ferrous metallurgy Methods 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 1
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000001727 in vivo Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 1
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052943 magnesium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019341 magnesium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009856 non-ferrous metallurgy Methods 0.000 description 1
- 150000003891 oxalate salts Chemical class 0.000 description 1
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 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
- 238000005325 percolation Methods 0.000 description 1
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001120 potassium sulphate Substances 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 description 1
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 1
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021653 sulphate ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
- C01F11/00—Compounds of calcium, strontium, or barium
- C01F11/18—Carbonates
-
- 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
-
- 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
- C22B59/00—Obtaining rare earth metals
-
- 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
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Geology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к химической промышленности, в частности к переработке фосфогипса – крупнотоннажного побочного продукта производства фосфорной кислоты сернокислотным методом, содержащего ценные химические вещества, такие как кальций и редкоземельные металлы. Способ включает обработку фосфогипса 2-3 моль/л раствором карбоната калия, при соотношении ж:т от 1600 до 1800, в пересчете на сумму оксидов РЗЭ в фосфогипсе. Процесс ведут 4-5 часов при 100-110°С с получением твердого карбоната кальция. Жидкую фазу направляют на стадию отделения соединений РЗЭ осаждением из раствора при его охлаждении или сорбцией на анионообменных смолах. Получают товарный продукт в виде смеси соединений РЗЭ и жидкую фазу сульфатно-карбонатного раствора, который кристаллизуют с получением сульфата калия. Раствор карбоната калия отправляют на этап конверсии фосфогипса. Обеспечивается повышение эффективности комплексной переработки фосфогипса. 3 ил., 6 пр.
Description
Изобретение относится к химической промышленности, конкретно к переработке фосфогипса - крупнотоннажного побочного продукта производства фосфорной кислоты сернокислотным методом, содержащего ценные химические вещества, такие как кальций, редкоземельные элементы (РЗЭ).
Известен способ извлечения лантаноидов из фосфогипса (патент РФ №2167105, опубл. 20.05.2001). Предлагаемый способ включает выщелачивание фосфогипса раствором с массовой долей серной кислоты от 2 до 6% при соотношении Ж:Т=2:3. Концентрация серной кислоты на каждой стадии процесса увеличивается, предельная массовая доля серной кислоты в растворе составляет 24% масс. Остаток фосфогипса промывают водой. Результатом является повышение эффективности процесса извлечения лантаноидов из фосфогипса.
Основными недостатками способа являются многостадийность процесса, использование серной кислоты, низкий процент извлечения лантаноидов, который составляет от 32,65 до 38,68%, а также извлечение лантаноидов происходит без переработки фосфогипса, что не решает проблему накопления отвалов.
Известен способ извлечения редкоземельных элементов из фосфогипса (патент РФ №2158317, опубл. 27.10.2000). Нейтрализацию раствора, полученного после обработки фосфогипса выщелачивающим раствором, содержащим от 0,1 до 0,5 экв./л серной кислоты, проводят оксидом или карбонатом магния и отделяют осадок РЗЭ фильтрацией. В качестве карбоната магния используют магнезит. В качестве выщелачивающего раствора может быть использован сульфат магния после отделения осадка, содержащего РЗЭ, кислотность которого регулируют добавлением серной кислоты.
Основными недостатками способа являются выщелачивание фосфогипса серной кислотой, отсутствие процесса переработки фосфогипса, низкий процент извлечения РЗЭ равный 30,5%.
Известен способ комплексной переработки фосфогипса (патент РФ №2639394, опубл. 21.12.2017). Проводится сернокислотное выщелачивание РЗЭ из пульпы ФГ в режиме циркуляции с электрохимической и кавитационной активацией. Разделяют пульпу фильтрацией на первый кек и продуктивный раствор РЗЭ, осаждают оксалаты РЗЭ раствором щавелевой кислоты. Одну часть раствора фильтруют с получением второго кека, объединяют с первым кеком и направляют на производство гипса. Другую используют как оборотный раствор. Способ предусматривает порционное выщелачивание РЗЭ из фосфогипса серной кислотой.
Основными недостатками метода являются использование серной кислоты и сложная многостадийная схема переработки фосфогипса с получением недостаточно ценного продукта - гипсовое вяжущее.
Известен способ переработки фосфогипса (патент РФ №2665512, опубл. 30.08.2018) который включает предварительное гранулирование фосфогипса с серной кислотой с последующим перколяционным выщелачиванием гранулированного материала раствором серной кислоты с массовой долей до 0,1% в режиме рециркуляции раствора между стадиями выщелачивания и сорбции. Далее проводят десорбцию тория и кальция раствором нитрата аммония с концентрацией от 80 до 120 г/л. Десорбция РЗЭ осуществляется раствором нитрата аммония с концентрацией от 240 до 280 г/л. Осаждение концентрата РЗЭ проводят раствором гидроксида аммония с концентрацией от 150 до 300 г/л.
Недостатком способа является использование серной кислоты и получение недостаточно ценного компонента в виде гипсовых строительных материалов.
Известен способ комплексной переработки фосфогипса (патент РФ №2258036, опубл. 10.08.2005), принятый за прототип, который включает обработку раствором карбоната натрия с концентрацией от 2,0 до 2,5 моль/дм3 при температуре от 60 до 80°С в течение 30-45 минут при соотношении Ж:Т, равном 2,0-2,5:1,0, отделение твердого остатка и жидкой фазы, выпаривание жидкой фазы с получением твердого сульфата натрия как товарного продукта, прокаливание твердого остатка, обработку прокаленного твердого остатка хлористым аммонием, разделения образовавшегося раствора хлористого кальция с получением карбоната кальция как готового продукта, обработки нерастворимого остатка, содержащего РЗЭ, раствором с массовой долей соляной кислоты от 5 до 6% в смеси с аскорбиновой кислотой при температуре от 80 до 90°С в течение 30-60 минут, причем соотношение аскорбиновой кислоты и РЗЭ составляет 0,4-0,5:1,0 (масс.), разделение образовавшегося раствора и твердой фазы, представляющей собой концентрат стронция как готового продукта. Затем проводится нейтрализация раствора с РЗЭ аммиаком до рН 9,0-9,5, отделение осадка РЗЭ от жидкой фазы и обработка осадка раствором сульфата натрия с рН от 0,3 до 0,5 при температуре 80-90°С в течение 60-90 минут для очистки от фосфатов и полуторных окислов (R2O3), отделение осадка полученных сульфатов кальция и РЗЭ, его сушка с получением смешанных сульфатов кальция и редкоземельных элементов как готового продукта.
Основные недостатки способа в том, что происходит переход редкоземельных элементов в процессе карбонизации в твердый осадок, что значительно усложняет процесс извлечения соединений редкоземельных элементов.
Техническим результатом является повышение эффективности процесса комплексной переработки фосфогипса, а также упрощение данного процесса за счет уменьшения количества операций в ходе получения готовой продукции из фосфогипса.
Технический результат достигается тем, что о обработку фосфогипса ведут раствором карбоната калия с концентрацией от 2 до 3 моль/л, при соотношении ж:т от 1600 до 1800, в пересчете на сумму оксидов РЗЭ, которые содержатся в фосфогипсе, процесс ведут от 4 до 5 часов при температуре от 100 од 110°С, с получением твердой фазы, которая содержит карбонат кальция и жидкой фазы, которая содержит сульфат-продукт, карбонат калия и соединения РЗЭ, далее твердую фазу сушат до естественной влажности с получением товарного продукта - технического карбонат кальция, а жидкую фазу, направляют на стадию отделения соединений РЗЭ, которое выполняют осаждением из раствора при его охлаждении или сорбцией на анионообменных смолах с получением товарного продукта в виде смеси соединений РЗЭ, который направляют на дальнейшую переработку и жидкой фазы сульфатно-карбонатного раствора, который кристаллизируют с получением сульфат-продукт сульфата калия и жидкой фазы раствора карбоната калия, которую отправляют на этап карбонатной конверсии фосфогипса.
Способ поясняется следующими фигурами:
фиг. 1 - схема комплексной переработки фосфогипса;
фиг. 2 - график зависимости степени извлечения РЗЭ в сульфатно-карбонатный раствор от концентрации карбоната калия при температуре от 90 до 120°С, продолжительности процесса карбонатной конверсии фосфогипса 4 часа и соотношения ж:т = 1600 в пересчете на содержание оксидов РЗЭ в фосфогипсе;
фиг. 2 - график зависимости степени извлечения РЗЭ в сульфатно-карбонатный раствор от соотношения ж:т = 1600 в пересчете на содержание оксидов РЗЭ в фосфогипсе при температуре от 90 до 120°С, продолжительности процесса карбонатной конверсии фосфогипса 4 часа и концентрации карбоната калия 2,5 моль/л.
Способ осуществляется следующим образом (фиг. 1). Готовят раствор карбоната калия концентрацией от 2,0 до 3,0 моль/л. Далее проводят карбонизацию фосфогипса. Для этого фосфогипс из отвалов смешивают в реакторе с раствором карбоната калия с концентрацией от 2,0 до 3,0 моль/л при соотношении ж:т = от 1600 до 1800, в пересчете на сумму оксидов РЗЭ, содержащихся в фосфогипсе. Процесс карбонизации ведут от 4 до 5 часов при температуре от 100 до 110°С.
По окончании карбонизации пульпу подают на участок фильтрации, где отделяют твердую фазу, которая представляет собой карбонат кальция, содержащий примеси железа, кремния, фосфора и других элементов, входящих в состав фосфогипса, без соединений редкоземельных элементов и жидкую фазу, содержащую сульфат-продукт, карбонат калия и соединения РЗЭ. Фильтрацию проводят при температуре от 90 до 100°С, промывку карбонатного остатка выполняют горячей водой с температурой не менее 90°С. Для фильтрации могут быть использованы, например, карусельный или пресс-фильтр, применяемые в технологиях переработки апатитового сырья на фосфорную кислоту или фосфатные удобрения. После фильтрации влажный карбонатный остаток сушат до естественной влажности и получают товарный продукт - технический карбонат кальция, удовлетворяющий требованиям по качеству к известнякам, применяемым в технологиях черной и цветной металлургии или химических технологиях. Сушку можно проводить в естественных условиях или использовать стандартное сушильное оборудование, применяемое при производстве фосфатных удобрений.
Извлечение РЗЭ в жидкую фазу в форме растворимых карбонатных комплексов от 94 до 98%.
Жидкую фазу, содержащую сульфат-продукт, карбонат калия и соединения РЗЭ, направляют на стадию отделения соединений РЗЭ. Отделение соединений РЗЭ может быть выполнено осаждением из раствора в декомпозере при охлаждении раствора до температуры не более 30°С или сорбцией на анионообменных смолах в колонном аппарате с псевдоожиженным слоем сорбента, например АН-31, АМ-2Б, D-403 или аналогах. При этом получают товарный продукт в виде смеси соединений РЗЭ, который может быть направлен на дальнейшую переработку с целью получения индивидуальных РЗЭ или их соединений.
После отделения соединений РЗЭ жидкую фазу - сульфатно-карбонатный раствор - содержащий сульфат-продукт и карбонат калия, направляют на отделение сульфата калия кристаллизацией из раствора в аппарате-кристаллизаторе. Кристаллизацию проводят при температуре от 25 до 70°С. При этом в осадок выделяют товарный сульфат-продукт - сульфат калия. Раствор карбоната калия отправляют на этап карбонатной конверсии фосфогипса.
Способ поясняется следующими примерами
Пример 1 100 г фосфогипса с массовой долей суммы оксидов РЗЭ 0,8% поместили в раствор карбоната калия концентрацией 2,0 моль/л объемом 1,36 л (ж:т = 1700 в пересчете на массу оксидов РЗЭ в фосфогипсе) и перемешивали в течение 4,0 часов при температуре 100°С. Полученную пульпу фильтровали на вакуумном фильтре и промывали горячей водой с температурой 100°С объемом 10 мл. Нерастворенная часть представляет собой карбонат кальция. Полученный раствор содержит массовую долю оксидов РЗЭ 0,045%, что соответствует степени извлечения в раствор 94%, массовую долю карбоната калия 17,57% и массовую долю сульфата калия 5,61%. Масса карбонатного осадка 62,93 г (фиг. 2, 3).
Пример 2 100 г фосфогипса с массовой долей суммы оксидов РЗЭ 0,8% поместили в раствор с массовой долей карбоната калия 2,6 моль/л объемом 1,28 л (ж:т = 1600 в пересчете на массу оксидов РЗЭ в фосфогипсе) и перемешивали в течение 5,0 часов при температуре 100°С. Полученную пульпу фильтровали на вакуумном фильтре и промывали горячей водой с температурой 100°С объемом 10 мл. Нерастворенная часть представляет собой карбонат кальция. Полученный раствор содержит массовую долю оксидов РЗЭ 0,044%, что соответствует степени извлечения в раствор 94,6%, массовую долю карбоната калия 22,12% и массовую долю сульфата калия 5,503%. Масса карбонатного осадка составила 62,92 г (фиг. 2, 3).
Пример 3 100 г фосфогипса с массовой долей суммы оксидов РЗЭ 0,8% поместили в раствор карбоната калия концентрацией 2,0 моль/л объемом 1,36 л (ж:т = 1700 в пересчете на массу оксидов РЗЭ в фосфогипсе) и перемешивали в течение 3,0 часов при температуре 100°С. Полученную пульпу фильтровали на вакуумном фильтре и промывали горячей водой с температурой 100°С объемом 10 мл. Нерастворенная часть представляет собой карбонат кальция. Полученный раствор содержит массовую долю оксидов РЗЭ 0,034%, что соответствует степени извлечения в раствор 71,6% (предельная степень извлечения не достигается), массовую долю карбоната калия 17,57% и массовую долю сульфата калия 5,61%. Масса карбонатного осадка 63,10 г (фиг. 2, 3).
Пример 4 100 г фосфогипса с массовой долей суммы оксидов РЗЭ 0,8% поместили в раствор с массовой долей карбоната калия 2,0 моль/л объемом 1,36 л (ж:т = 1700 в пересчете на массу оксидов РЗЭ в фосфогипсе) и перемешивали в течение 4,0 часов при температуре 110°С. Полученную пульпу фильтровали на вакуумном фильтре и промывали горячей водой с температурой 100°С объемом 10 мл. Нерастворенная часть представляет собой карбонат кальция. Полученный раствор содержит массовую долю оксидов РЗЭ 0,046%, что соответствует степени извлечения в раствор 97,7%, массовую долю карбоната калия 17,57% и массовую долю сульфата калия 5,61%. Масса карбонатного осадка составила 62,90 г (фиг. 2, 3).
Пример 5 100 г фосфогипса с массовой долей суммы оксидов РЗЭ 0,8% поместили в раствор с массовой долей карбоната калия 2,5 моль/л объемом 1,28 л (ж:т = 1600 в пересчете на массу оксидов РЗЭ в фосфогипсе) и перемешивали в течение 5,0 часов при температуре 110°С. Полученную пульпу фильтровали на вакуумном фильтре и промывали горячей водой с температурой 100°С объемом 10 мл. Нерастворенная часть представляет собой карбонат кальция. Полученный раствор содержит массовую долю оксидов РЗЭ 0,046%, что соответствует степени извлечения в раствор 98,2%, массовую долю карбоната калия 21,09% и массовую долю сульфата калия 5,503%. Масса карбонатного осадка составила 62,89 г (фиг. 2, 3).
Пример 6 100 г фосфогипса с массовой долей суммы оксидов РЗЭ 0,8% поместили в раствор с массовой долей карбоната калия 2,5 моль/л объемом 1,28 л (ж:т = 1600 в пересчете на массу оксидов РЗЭ в фосфогипсе) и перемешивали в течение 3,0 часов при температуре 110°С. Полученную пульпу фильтровали на вакуумном фильтре и промывали горячей водой с температурой 100°С объемом 10 мл. Нерастворенная часть представляет собой карбонат кальция. Полученный раствор содержит массовую долю оксидов РЗЭ 0,036%, что соответствует степени извлечения в раствор 76,2% (предельная степень извлечения не достигается), массовую долю карбоната калия 21,10% и массовую долю сульфата калия 5,503%. Масса карбонатного осадка составила 63,07 г (фиг. 2, 3).
Способ позволяет повысить эффективность комплексной переработки фосфогипса за счет сокращения количества операций: от 94 до 98% содержащихся в фосфогипсе РЗЭ извлекают в раствор непосредственно на стадии карбонизации, упрощения получения основной продукции - сульфата калия и карбоната кальция и попутной продукции - соединений РЗЭ, снижения нагрузки на окружающую среду вследствие полной переработки фосфогипса на основную и попутную продукцию.
Claims (1)
- Способ комплексной переработки фосфогипса, включающий карбонизацию, отделение твердого остатка карбоната кальция и жидкой фазы, содержащей сульфат-продукт, получением твердого сульфат-продукта, как товарного продукта отличающийся тем, что обработку фосфогипса ведут раствором карбоната калия с концентрацией от 2 до 3 моль/л, при соотношении ж:т от 1600 до 1800, в пересчете на сумму оксидов РЗЭ, которые содержатся в фосфогипсе, процесс ведут от 4 до 5 часов при температуре от 100 од 110°С, с получением твердой фазы, которая содержит карбонат кальция и жидкой фазы, которая содержит сульфат-продукт, карбонат калия и соединения РЗЭ, далее твердую фазу сушат до естественной влажности с получением товарного продукта - технического карбонат кальция, а жидкую фазу, направляют на стадию отделения соединений РЗЭ, которое выполняют осаждением из раствора при его охлаждении или сорбцией на анионообменных смолах с получением товарного продукта в виде смеси соединений РЗЭ, который направляют на дальнейшую переработку и жидкой фазы сульфатно-карбонатного раствора, который кристаллизируют с получением сульфат-продукт сульфата калия и жидкой фазы раствора карбоната калия, которую отправляют на этап карбонатной конверсии фосфогипса.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021117361A RU2763074C1 (ru) | 2021-06-16 | 2021-06-16 | Способ комплексной переработки фосфогипса |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021117361A RU2763074C1 (ru) | 2021-06-16 | 2021-06-16 | Способ комплексной переработки фосфогипса |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2763074C1 true RU2763074C1 (ru) | 2021-12-27 |
Family
ID=80039049
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021117361A RU2763074C1 (ru) | 2021-06-16 | 2021-06-16 | Способ комплексной переработки фосфогипса |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2763074C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2851299C1 (ru) * | 2025-02-27 | 2025-11-24 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II" | Способ комплексной переработки фосфогипса |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2258036C1 (ru) * | 2004-06-09 | 2005-08-10 | Открытое акционерное общество "СОДА" (ОАО "СОДА") | Способ комплексной переработки фосфогипса |
| RU2458999C1 (ru) * | 2011-04-28 | 2012-08-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук (ИХТРЭМС КНЦ РАН) | Способ переработки фосфогипса для производства концентрата редкоземельных элементов (рзэ) и гипса |
| WO2016186527A1 (en) * | 2015-05-20 | 2016-11-24 | Pago Sp.Z O.O. | Method for complex treatment of phosphogypsum |
| RU2739409C1 (ru) * | 2020-03-19 | 2020-12-23 | Акционерное общество "Объединенная химическая компания "УРАЛХИМ" (АО "ОХК "УРАЛХИМ") | Способ извлечения редкоземельных элементов из фосфогипса |
-
2021
- 2021-06-16 RU RU2021117361A patent/RU2763074C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2258036C1 (ru) * | 2004-06-09 | 2005-08-10 | Открытое акционерное общество "СОДА" (ОАО "СОДА") | Способ комплексной переработки фосфогипса |
| RU2458999C1 (ru) * | 2011-04-28 | 2012-08-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук (ИХТРЭМС КНЦ РАН) | Способ переработки фосфогипса для производства концентрата редкоземельных элементов (рзэ) и гипса |
| WO2016186527A1 (en) * | 2015-05-20 | 2016-11-24 | Pago Sp.Z O.O. | Method for complex treatment of phosphogypsum |
| RU2739409C1 (ru) * | 2020-03-19 | 2020-12-23 | Акционерное общество "Объединенная химическая компания "УРАЛХИМ" (АО "ОХК "УРАЛХИМ") | Способ извлечения редкоземельных элементов из фосфогипса |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2851299C1 (ru) * | 2025-02-27 | 2025-11-24 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II" | Способ комплексной переработки фосфогипса |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US2769686A (en) | Recovery of mineral values from leached zone material overlying florida pebble phosphate deposits | |
| RU2736539C1 (ru) | Способ получения оксида ванадия батарейного сорта | |
| CN1061402A (zh) | 稀土铵双草酸盐的生产方法及其用来生产稀土氧化物 | |
| RU2484018C2 (ru) | Способ переработки фосфатного редкоземельного концентрата, выделенного из апатита | |
| RU2543160C2 (ru) | Способ сернокислотного разложения рзм-содержащего фосфатного сырья | |
| CN102910676A (zh) | 一种高纯五氧化二钒的制备方法 | |
| RU2634948C1 (ru) | Способ кислотной переработки бедного фосфатного сырья | |
| RU2763074C1 (ru) | Способ комплексной переработки фосфогипса | |
| RU2573905C1 (ru) | Способ переработки редкоземельного концентрата | |
| RU2456358C1 (ru) | Способ переработки фосфогипса | |
| CN113621834A (zh) | 一种钼、磷混合溶液中选择性脱磷的方法 | |
| US3836627A (en) | Process for making magnesium oxide and magnesium hydroxide from calcined dolomite and magnesium chloride | |
| KR102865764B1 (ko) | 질산인 비료 장치를 통한 인산철 공동 생산 방법, 제품 및 시스템 | |
| RU2078041C1 (ru) | Способ получения сульфата магния | |
| RU2520877C1 (ru) | Способ переработки фосфогипса для производства концентрата редкоземельных металлов и гипса | |
| RU2487185C1 (ru) | Способ извлечения редкоземельных металлов из фосфогипса | |
| CN85102768A (zh) | 盐酸分解磷矿制备磷酸盐及磷酸的方法 | |
| RU2525877C2 (ru) | Способ переработки фосфогипса | |
| RU2851299C1 (ru) | Способ комплексной переработки фосфогипса | |
| CN1114635A (zh) | 用石膏转化法生产硫酸钾的工艺 | |
| CN112723404A (zh) | 一种将化学选矿副产物中钙镁磷分离的方法 | |
| WO2022245733A4 (en) | Systems and methods to recover value-added materials from gypsum | |
| CN102869609B (zh) | 制备kno3的杂卤石imi方法 | |
| RU2375334C1 (ru) | Способ извлечения фосфора из железосодержащих отходов переработки вятско-камских фосфоритов | |
| CN112645367A (zh) | 含钙镁浸取液制取硫酸钙、氧化镁和硝酸钾钙镁的方法 |