RU2525877C2 - Method of processing phosphogypsum - Google Patents

Method of processing phosphogypsum Download PDF

Info

Publication number
RU2525877C2
RU2525877C2 RU2012154767/02A RU2012154767A RU2525877C2 RU 2525877 C2 RU2525877 C2 RU 2525877C2 RU 2012154767/02 A RU2012154767/02 A RU 2012154767/02A RU 2012154767 A RU2012154767 A RU 2012154767A RU 2525877 C2 RU2525877 C2 RU 2525877C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
phosphogypsum
ree
filtration
separated
sulfuric acid
Prior art date
Application number
RU2012154767/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012154767A (en
Inventor
Александр Васильевич Вальков
Original Assignee
Александр Васильевич Вальков
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Александр Васильевич Вальков filed Critical Александр Васильевич Вальков
Priority to RU2012154767/02A priority Critical patent/RU2525877C2/en
Publication of RU2012154767A publication Critical patent/RU2012154767A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2525877C2 publication Critical patent/RU2525877C2/en

Links

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

Landscapes

  • Removal Of Specific Substances (AREA)
  • Paper (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to the technology of processing phosphogypsum - wastes of enterprises, producing phosphoric fertilisers. The method includes opening phosphogypsum with sulphuric acid, further extraction of rare-earth elements (REE) and processing purified phosphogypsum with calcium oxide. In the course of opening with one solution of sulphuric acid successively processed are 1-3 lots of phosphogypsum with heating, the water phase is separated by filtration, the sediment is washed with water, apatite is added to the filtrate in a ratio of S:L=1:10-20, with the second heating at a temperature of 50-70°C and mixing for 1-2 hours with neutralisation with sulphuric acid to a concentration not lower than 0.1 mol/l. After that the sediment of the secondary phosphogypsum is separated by filtration and supplied to the beginning of the process. Calcium oxide or hydroxide and then ammonium hydroxide or carbonate are successively introduced into the filtrate until pH=2-3.5, the REE sediment is separated by filtration, and calcium hydroxide or oxide is introduced into the filtrate until pH=7-8, the sediment of feed tricalcium phosphate is separated by filtration, washed with water and discharged from the process.
EFFECT: technical result consists in the reduction of expenditures due to the creation of economically efficient technology.
4 cl, 2 tbl, 2 ex

Description

Предлагаемое изобретение относится к технологии переработки фосфогипса - отхода переработки фосфоритов по сернокислотной технологии. Практически во всех фосфоритах содержатся примеси, присутствие которых нежелательно в удобрениях. Так, в Кингисепском фосфорите содержится 2,6% (масс.) фтора, в Ковдорском - 1,4, в месторождении «Каратау» - 2,3, в Кольских апатитах - 3,2. В то же время такую примесь, как редкоземельные элементы, имеющие высокую стоимость, желательно извлечь из фосфоритов. Часть примесей переходит в сульфат кальция, образующийся в огромных количествах при вскрытии серной кислотой. При полугидратном процессе в фосфогипс переходит до 90% содержащихся в апатите РЗЭ, а при двугидратном процессе - только 60-70%. Учитывая масштабы переработки апатита (8-10 млн. тонн в год) и содержание РЗЭ в апатите (0,8-1%), организация процесса выделения РЗЭ из фосфогипса позволит полностью обеспечить промышленность РФ столь дефицитными элементами. Несмотря на многочисленные исследования, выполненные по этой проблеме, в РФ не работает ни одно предприятие по переработке фосфогипса. Из известных в литературе методов извлечения РЗЭ из фосфогипса можно отметить способы, основанные на обработке фосфогипса серной кислотой с последующим выделением РЗЭ осаждением оксидом магния [1], реагентом-собирателем - ди-2-этилгексилфосфорной кислотой [2], кристаллизацией двойных сульфатов РЗЭ[3] или сорбцией [4]. Наиболее близким по техническому решению и достигаемому результату является метод, изложенный в патенте [5]. Согласно патенту, несколько порций фосфогипса обрабатывают последовательно раствором серной кислоты, увеличивая концентрацию серной кислоты на каждой стадии в зависимости от содержания пентаоксида фосфора в водном растворе. Концентрация серной кислоты достигает 24% масс. Недостаток предлагаемой технологии заключается в том, что практически невозможно в последующем рационально утилизировать такое количество кислоты. На 3-4 г РЗЭ в растворе выщелачивания приходится 250-300 г/л серной кислоты, т.е. на 1 кг выделяемых РЗЭ требуется ввести 80-100 кг серной кислоты, что делает предлагаемый метод экономически мало привлекательным. Цель предлагаемого изобретения заключается в сокращении расхода серной кислоты и более рациональном использовании всех компонентов фосфогипса.The present invention relates to a technology for the processing of phosphogypsum - waste phosphate processing by sulfuric acid technology. Almost all phosphorites contain impurities whose presence is undesirable in fertilizers. Thus, Kingisep phosphorite contains 2.6% (mass.) Of fluorine, in Kovdorsky - 1.4, in the Karatau deposit - 2.3, in the Kola Apatites - 3.2. At the same time, such an impurity as rare earth elements having a high cost is desirable to extract from phosphorites. Part of the impurities passes into calcium sulfate, which is formed in large quantities upon opening with sulfuric acid. In the hemihydrate process, up to 90% of the REE contained in apatite goes into phosphogypsum, and in the two-hydrate process, only 60-70%. Considering the scale of apatite processing (8-10 million tons per year) and the REE content in apatite (0.8-1%), the organization of the process of separation of REE from phosphogypsum will fully ensure the RF industry with such scarce elements. Despite the numerous studies carried out on this problem, not a single phosphogypsum processing plant is operating in the Russian Federation. From the methods known in the literature for the extraction of REE from phosphogypsum, methods based on the treatment of phosphogypsum with sulfuric acid followed by precipitation of REE by precipitation with magnesium oxide [1], collector reagent — di-2-ethylhexylphosphoric acid [2], and crystallization of REE double sulfates [3] can be noted. ] or sorption [4]. The closest in technical solution and the achieved result is the method described in the patent [5]. According to the patent, several portions of phosphogypsum are treated sequentially with a solution of sulfuric acid, increasing the concentration of sulfuric acid at each stage, depending on the content of phosphorus pentoxide in the aqueous solution. The concentration of sulfuric acid reaches 24% of the mass. The disadvantage of the proposed technology is that it is practically impossible to subsequently rationally dispose of such an amount of acid. 3-4 g of REE in the leach solution account for 250-300 g / l of sulfuric acid, i.e. 80-100 kg of sulfuric acid is required per 1 kg of recovered REE, which makes the proposed method economically less attractive. The purpose of the invention is to reduce the consumption of sulfuric acid and a more rational use of all components of phosphogypsum.

Мы полагали, что основной задачей процесса переработки фосфогипса должно стать получение невредного продукта, не содержащего токсичных примесей фтора, с допустимыми с точки зрения экономики затратами.We believed that the main task of the phosphogypsum processing process should be to obtain a harmless product that does not contain toxic fluorine impurities, with acceptable costs from an economic point of view.

Основная проблема состоит в том, что для очистки фосфогипса от примесей (в основном, фтора) требуется применение растворов серной кислоты, как это описано во многих патентах. Но в этом случае переработка фосфогипса становится нерентабельной. Для достижения поставленной цели - уменьшения затрат и создания экономически выгодной технологии фосфогипса, авторами предлагается следующее техническое решение.The main problem is that the purification of phosphogypsum from impurities (mainly fluorine) requires the use of sulfuric acid solutions, as described in many patents. But in this case, the processing of phosphogypsum becomes unprofitable. To achieve this goal - to reduce costs and create a cost-effective technology of phosphogypsum, the authors propose the following technical solution.

Поставленная цель достигается тем, что обработку 1-3 партий (оптимально 2 партии) фосфогипса проводят одним и тем же раствором серной кислоты при нагревании до температуры 70-100°C в течение 1-2 часов при соотношении Т:Ж=1:1-3. Затем отделяют пульпу фильтрацией, промывают осадок водой, к фильтрату добавляют апатит в соотношении Т:Ж=1:10-20, нейтрализуя серную кислоту до содержания не менее 0,1 моль/л, вторично нагревают при температуре 50-70°C и перемешивании в течение 1-2 часов, отделяют фильтрацией осадок вторичного фосфогипса и направляют его в голову процесса. В фильтрат вводят последовательно оксид или гидроксид кальция, затем гидроксид или карбонат аммония до достижения рН=2,0-3,5 и отделяют фильтрацией осадок РЗЭ. После отделения осадка РЗЭ в фильтрат вводят гидроксид или оксид кальция до рН=7-8, отделяют фильтрацией осадок трикальцийфосфата, промывают водой и выводят из процесса.This goal is achieved in that the processing of 1-3 batches (optimally 2 batches) of phosphogypsum is carried out with the same sulfuric acid solution when heated to a temperature of 70-100 ° C for 1-2 hours at a ratio of T: W = 1: 1- 3. Then the pulp is separated by filtration, the precipitate is washed with water, apatite is added to the filtrate in the ratio T: L = 1: 10-20, neutralizing sulfuric acid to a content of at least 0.1 mol / l, it is heated again at a temperature of 50-70 ° C and stirring within 1-2 hours, the precipitate of secondary phosphogypsum is separated by filtration and sent to the head of the process. Calcium oxide or hydroxide is successively introduced into the filtrate, then ammonium hydroxide or carbonate until pH = 2.0-3.5 is reached, and a REE precipitate is separated by filtration. After separation of the REE precipitate, hydroxide or calcium oxide is introduced into the filtrate to pH = 7-8, the precipitate of tricalcium phosphate is separated by filtration, washed with water and removed from the process.

Для удаления фтор-иона на стадии обработки фосфогипса кислотой и при введении апатита процесс проводят при перемешивании и подаче (барботаж) воздуха в пульпу. Для вскрытия используют раствор, содержащий 0,3-0,6 моль/л серной кислоты. По окончании процесса очищенный фосфогипс обрабатывают пульпой оксида кальция до рН=6,5-7,5. Фильтраты и промывные растворы используют для промывки осадков на предыдущих операциях.To remove fluorine ion at the stage of phosphogypsum treatment with acid and with the introduction of apatite, the process is carried out with stirring and supply (bubbling) of air to the pulp. For opening use a solution containing 0.3-0.6 mol / l of sulfuric acid. At the end of the process, purified phosphogypsum is treated with a pulp of calcium oxide to a pH of 6.5-7.5. Filtrates and washings are used to wash sediments in previous operations.

Добавление апатита к раствору выщелачивания позволяет использовать введенную в процесс серную кислоту наиболее экономным способом для переработки сырья апатита с получением дополнительной продукции (также как и на основной операции завода, перерабатывающего апатит по сернокислотной технологии). Вторым важным моментом является то, что отделение примесей (железа, алюминия и РЗЭ) ведут при максимально возможном значении рН (не соосаждая фосфатные соли кальция) с тем, чтобы максимально выделить все примеси. Последующее добавление оксида или гидроксида кальция позволяет получить чистый осадок трикальцийфосфата, который можно использовать для приготовления кормовых фосфатов. При разработке технологии мы опасались, что при добавлении апатита к сернокислому раствору РЗЭ (от выщелачивания первичного фосфогипса) сульфаты РЗЭ станут соосаждаться с образующимся сульфатом РЗЭ. Способствовать соосаждению могла и фосфорная кислота, выделяющаяся при введении апатита. При добавлении апатита образуется вторичный фосфогипс по реакции:Adding apatite to the leach solution allows using sulfuric acid introduced into the process in the most economical way for processing apatite raw materials to obtain additional products (as well as in the main operation of the plant processing apatite using sulfuric acid technology). The second important point is that the separation of impurities (iron, aluminum and REE) is carried out at the highest possible pH value (without coprecipitating calcium phosphate salts) in order to isolate all impurities as much as possible. Subsequent addition of calcium oxide or hydroxide provides a clear precipitate of tricalcium phosphate, which can be used to prepare feed phosphates. When developing the technology, we were afraid that when apatite was added to the REE sulfate solution (from leaching of primary phosphogypsum) REE sulfates would co-precipitate with the formation of REE sulfate. Phosphoric acid released during the administration of apatite could also contribute to coprecipitation. When apatite is added, secondary phosphogypsum is formed by the reaction:

5 H2SO4+Ca5F(PO4)3+=5CaSO4+3Н3РО4+HF5 H 2 SO 4 + Ca 5 F (PO 4 ) 3 + = 5CaSO 4 + 3Н 3 РО 4 + HF

Как показали наши эксперименты, при добавлении оксида кальция к сульфатному раствору РЗЭ, содержащему от 1 до 6 г/л оксидов РЗЭ и 0,5-1,5 моль/л серной кислоты, образуется объемный осадок сульфата кальция, но РЗЭ остаются в растворе на 90-95%. При добавлении апатита к аналогичным растворам с образующимся сульфатом кальция соосаждается несколько больше РЗЭ - до 10-15%. Различие в теоретическом, расчетном количестве РЗЭ, остающихся в растворе, не превышает 10-15%. Различие в 10-15% может быть связано с потерями РЗЭ при проведении анализа (двойное переосаждение с аммиаком и растворение). Выделяющаяся фосфорная кислота в небольших количествах (15-20 г/л) в присутствии серной кислоты не оказывает существенного влияния на осаждение РЗЭ. В целом соосаждение не так страшно, т.к. образующийся вторичный фосфогипс направляют в голову процесса, однако прямое извлечение РЗЭ может уменьшиться. При переработке фосфогипса, полученного из фосфоритов, не содержащих или содержащих незначительное количество РЗЭ, осаждение проводят для выделения примесей (железа, алюминия, титана и др.) перед получением трикальцийфосфата. As our experiments showed, when calcium oxide is added to a REE sulfate solution containing from 1 to 6 g / L REE oxides and 0.5-1.5 mol / L sulfuric acid, a calcium sulfate bulk precipitate forms, but REE remain in solution on 90-95%. When apatite is added to similar solutions with the formation of calcium sulfate, slightly more REE precipitates - up to 10-15%. The difference in theoretical, calculated amount of REE remaining in the solution does not exceed 10-15%. The difference of 10-15% may be due to REE losses during analysis (double reprecipitation with ammonia and dissolution). The released phosphoric acid in small amounts (15-20 g / l) in the presence of sulfuric acid does not significantly affect the precipitation of REE. In general, coprecipitation is not so scary, because the resulting secondary phosphogypsum is sent to the head of the process, however, direct extraction of REE may decrease. When processing phosphogypsum obtained from phosphorites that do not contain or contain a small amount of REE, precipitation is carried out to isolate impurities (iron, aluminum, titanium, etc.) before obtaining tricalcium phosphate.

Пример 1.Example 1

Для проведения технологического процесса использовали фосфогипс, содержащий: Р2О5 - 0,8%, фтор - 0,4%, СаО - 39,5%, оксидов РЗЭ - 0,6%. К 50 г фосфогипса добавили 100 мл раствора серной кислоты концентрацией 0,4 моль/л. Пульпу нагревали в течение 2 часов при температуре 95-100°С с перемешиванием и барботажем воздухом. По истечении 2 часов пульпу отфильтровали и осадок промыли 70 мл воды, которую направили на приготовление новой порции выщелачивающего раствора. Промытый осадок перемешали с 0,1 г гидроксида кальция до рН=7,4 и вывели как готовый продукт - очищенный фосфогипс. Масса очищенного фосфогипса (подсушенного) 51,7 г, содержание примесей (% масс.): PrO5<0,1, F<0,1,V<0,02, Cr<0,02, MnO<0,02, Hg<0,02, As<0,02, Th<0,02, U<0,02, Cd<0,02, Sb<0,02, Co<0,02, Ni<0,02, Zn<0,02, Pb<0,02. К фильтрату (100 мл), содержащему 1,2 г/л РЗЭ и 0,43 моль/л серной кислоты, добавили 2,6 г апатита и нагревали в течение часа при температуре 50°С. Выпавший осадок вторичного фосфогипса отделили фильтрацией, промыли 5 мл воды, раствор от промывки присоединили к фильтрату, а осадок вторичного фосфогипса направили в голову процесса. Из фильтрата, содержавшего 0,1 моль/л серной кислоты, 1,25 г/л РЗЭ и 14 г/л фосфора (в расчете на Р2О5), 0,8 г/л фтора, осадили редкоземельные элементы сначала оксидом кальция до рН=1,5-1,7, затем гидроксидом аммония до рН=3,1. После фильтрации осадок, содержащий РЗЭ и примеси, промыли 10 мл воды и раствор от промывки добавили к фильтрату. Осадок РЗЭ вывели из системы как готовую продукцию. Масса осадка РЗЭ 0,84 г, содержание РЗЭ в осадке 14,9%. К фильтрату постепенно добавляли известковое молоко до достижения рН=7,1. Выпавший осадок трикальцийфосфата отделили фильтрацией и промыли водой. Масса высушенного осадка трикальцийфосфата 3,14 г. Осадок трикальцийфосфата вывели как готовую продукцию. В действующем производстве фильтрат и раствор от промывки направляют на приготовление растворов основной технологии переработки апатита. To carry out the technological process, phosphogypsum was used, containing: P 2 O 5 - 0.8%, fluorine - 0.4%, CaO - 39.5%, REE oxides - 0.6%. To 50 g of phosphogypsum was added 100 ml of a solution of sulfuric acid with a concentration of 0.4 mol / L. The pulp was heated for 2 hours at a temperature of 95-100 ° C with stirring and bubbling with air. After 2 hours, the pulp was filtered and the precipitate was washed with 70 ml of water, which was sent to prepare a new portion of the leach solution. The washed precipitate was mixed with 0.1 g of calcium hydroxide to pH = 7.4 and removed as a finished product - purified phosphogypsum. The mass of purified phosphogypsum (dried) 51.7 g, the content of impurities (wt%): PrO5 <0.1, F <0.1, V <0.02, Cr <0.02, MnO <0.02, Hg <0.02, As <0.02, Th <0.02, U <0.02, Cd <0.02, Sb <0.02, Co <0.02, Ni <0.02, Zn <0 02, Pb <0.02. To the filtrate (100 ml) containing 1.2 g / L REE and 0.43 mol / L sulfuric acid, 2.6 g Apatite was added and heated for one hour at a temperature of 50 ° C. The precipitate of secondary phosphogypsum was separated by filtration, washed with 5 ml of water, the solution from washing was added to the filtrate, and the precipitate of secondary phosphogypsum was sent to the head of the process. From the filtrate containing 0.1 mol / L sulfuric acid, 1.25 g / L REE and 14 g / L phosphorus (calculated as P 2 O 5 ), 0.8 g / L fluorine, rare earths were first precipitated with calcium oxide to pH = 1.5-1.7, then ammonium hydroxide to pH = 3.1. After filtration, the precipitate containing REE and impurities was washed with 10 ml of water and the washing solution was added to the filtrate. REE sediment was removed from the system as a finished product. The mass of the precipitate REE 0.84 g, the content of REE in the sediment 14.9%. Lime milk was gradually added to the filtrate until a pH of 7.1 was reached. The precipitated tricalcium phosphate precipitate was separated by filtration and washed with water. The mass of the dried precipitate of tricalcium phosphate is 3.14 g. The precipitate of tricalcium phosphate was removed as a finished product. In the current production, the filtrate and the washing solution are sent to the preparation of solutions of the main apatite processing technology.

Пример 2.Example 2

К 50 г фосфогипса добавили 100 мл раствора серной кислоты концентрацией 0,6 моль/л. Пульпу нагревали в течение 2 часов при температуре 95-100°C с перемешиванием и барботажем воздухом. По истечении 2 часов пульпу отфильтровали и осадок промыли 70 мл воды, которую направили на приготовление новой порции выщелачивающего раствора. Промытый осадок перемешали с 0,1 г гидроксида и вывели как готовый продукт - очищенный фосфогипс. Масса подсушенного фосфогипса 52,6 г, содержание примесей (% масс.): Р2О5<0,1, F<0,1,V<0,02, Cr<0,02, MnO<0,02, Hg<0,02, As<0,02, Th<0,02, U<0,02, Cd<0,02, Sb<0,02, Co<0,02, Ni<0,02, Zn<0,02, Pb<0,02. К фильтрату (100 мл), содержащему 1,52 г/л РЗЭ и 0,54 моль/л серной кислоты, добавили 4 г апатита и нагревали в течение часа при температуре 50°С. Выпавший осадок вторичного фосфогипса отделили фильтрацией, промыли 5 мл воды, раствор от промывки присоединили к фильтрату, а осадок вторичного фосфогипса направили в голову процесса. Из фильтрата, содержавшего 1,5 г/л РЗЭ и 20,3 г/л фосфора (в расчете на Р2О5), осаждали редкоземельные элементы сначала гидроксидом кальция до рН=2, затем гидроксидом аммония до рН=2,8. Осадок, содержащий РЗЭ и примеси, промыли 10 мл воды и раствор от промывки добавили к фильтрату. Осадок РЗЭ вывели из системы как готовую продукцию. Масса осадка РЗЭ 0,75 г, содержание РЗЭ-20,2%. К фильтрату постепенно добавляли известковое молоко до достижения рН=7.0-7,5. Выпавший осадок трикальцийфосфата отделили фильтрацией и промыли водой. Масса подсушенного осадка трикальцийфосфата 4,1 г. Осадок трикальцийфосфата вывели как готовую продукцию. В действующем производстве фильтрат и раствор от промывки направляют на приготовление растворов основной технологии переработки апатита.To 50 g of phosphogypsum was added 100 ml of a solution of sulfuric acid with a concentration of 0.6 mol / L. The pulp was heated for 2 hours at a temperature of 95-100 ° C with stirring and bubbling with air. After 2 hours, the pulp was filtered and the precipitate was washed with 70 ml of water, which was sent to prepare a new portion of the leach solution. The washed precipitate was mixed with 0.1 g of hydroxide and removed as a finished product - purified phosphogypsum. The mass of dried phosphogypsum is 52.6 g, the content of impurities (mass%): P 2 O 5 <0.1, F <0.1, V <0.02, Cr <0.02, MnO <0.02, Hg <0.02, As <0.02, Th <0.02, U <0.02, Cd <0.02, Sb <0.02, Co <0.02, Ni <0.02, Zn <0 02, Pb <0.02. To the filtrate (100 ml) containing 1.52 g / L REE and 0.54 mol / L sulfuric acid, 4 g Apatite was added and heated for one hour at a temperature of 50 ° C. The precipitate of secondary phosphogypsum was separated by filtration, washed with 5 ml of water, the solution from washing was added to the filtrate, and the precipitate of secondary phosphogypsum was sent to the head of the process. From the filtrate containing 1.5 g / l REE and 20.3 g / l phosphorus (calculated as P 2 O 5 ), rare-earth elements were first precipitated with calcium hydroxide to pH = 2, then ammonium hydroxide to pH = 2.8. The precipitate containing REE and impurities was washed with 10 ml of water and the washing solution was added to the filtrate. REE sediment was removed from the system as a finished product. The mass of the precipitate REE 0.75 g, the content of REE-20.2%. Lime milk was gradually added to the filtrate until a pH of 7.0-7.5 was reached. The precipitated tricalcium phosphate precipitate was separated by filtration and washed with water. The weight of the dried precipitate of tricalcium phosphate is 4.1 g. The precipitate of tricalcium phosphate was removed as a finished product. In the current production, the filtrate and the washing solution are sent to the preparation of solutions of the main apatite processing technology.

Увеличение соотношения Ж:Т в пользу водной фазы более 3,0 при обработке фосфогипса серной кислотой нежелательно в связи с трудностью последующей утилизации больших объемов водных растворов. Уменьшение соотношения Т:Ж до 1 и менее приводит к получению вязкой пульпы, особенно, при переработке подсушенного фосфогипса. Влияние параметров на результаты обработки фосфогипса приведено в табл.1.An increase in the G: T ratio in favor of the aqueous phase of more than 3.0 when treating phosphogypsum with sulfuric acid is undesirable due to the difficulty of the subsequent disposal of large volumes of aqueous solutions. The decrease in the ratio of T: W to 1 or less leads to a viscous pulp, especially when processing dried phosphogypsum. The influence of the parameters on the results of phosphogypsum treatment is given in Table 1.

Таблица 1Table 1 Влияние условий обработки фосфогипса на извлечение фторид- и фосфат-ионов(содержание в исходном фосфогипсе: F - 0,4%, Р2О5 - 0,6%)The influence of the processing conditions of phosphogypsum on the extraction of fluoride and phosphate ions (content in the initial phosphogypsum: F - 0.4%, P 2 O 5 - 0.6%) № пп.No. Содержание, моль/л H2S04,Content, mol / L H 2 S0 4 , Соотношение Т:ЖThe ratio of T: W Продолжител. нагрева, чContinued. heating hours Температура обработки, °CProcessing Temperature, ° C Содерж. F, %Contents F% Содерж. Р, %Contents R, % 1one 0,40.4 1:21: 2 1,51,5 9090 <0,1<0.1 <0,1<0.1 22 0,40.4 1:21: 2 1,51,5 50fifty 0,20.2 <0,1<0.1 33 0,20.2 1:21: 2 22 9090 0,30.3 0,20.2 4four 0,40.4 1:21: 2 0,50.5 9090 0,20.2 <0,1<0.1 55 0,40.4 1:0,51: 0.5 1,51,5 9090 <0,1<0.1 0,20.2

Соотношение Т:Ж на стадии добавления апатита зависит от выбранной концентрации серной кислоты, направляемой на вскрытие фосфогипса. Следует добавить такое количество апатита, которое необходимо для нейтрализации серной кислоты до остаточного содержания 0,1-0,15 моль/л (в соответствии с приведенным уравнением). Величина рН осаждения РЗЭ из раствора выщелачивания зависит от концентрации фосфат- и фторид- ионов в растворе (содержание этих ионов определяется количеством фтора и фосфора в исходном фосфогипсе и количеством вводимого апатита). Чем выше концентрация фосфат- ионов, тем при более низком значении рН начинают осаждаться гидрато-фосфаты РЗЭ и наоборот. Влияние рН на степень осаждения РЗЭ из раствора выщелачивания проведено в табл.2.The ratio of T: G at the stage of adding apatite depends on the selected concentration of sulfuric acid, which is sent to open phosphogypsum. It is necessary to add such an amount of apatite, which is necessary to neutralize sulfuric acid to a residual content of 0.1-0.15 mol / l (in accordance with the above equation). The pH of the deposition of REE from the leach solution depends on the concentration of phosphate and fluoride ions in the solution (the content of these ions is determined by the amount of fluorine and phosphorus in the initial phosphogypsum and the amount of apatite introduced). The higher the concentration of phosphate ions, the lower the pH value, REE hydrate phosphates begin to precipitate and vice versa. The effect of pH on the degree of REE deposition from the leach solution is given in Table 2.

Таблица 2.Table 2. Влияние рН на степень осаждения РЗЭ из раствора выщелачивания фосфогипса (содержание серной кислоты в растворе 0,1 моль/л, РЗЭ - 1,7 г/л, P2O5 - 22 г/л).The effect of pH on the degree of REE deposition from phosphogypsum leaching solution (sulfuric acid content in the solution is 0.1 mol / L, REE - 1.7 g / L, P 2 O 5 - 22 g / L). № пп.No. рНpH Содержание РЗЭ в фильтрате, г/лThe content of REE in the filtrate, g / l Извлечение РЗЭ в осадок, %The extraction of REE in the sediment,% 1one 1,061.06 1,71.7 00 22 1,521,52 1,71.7 00 33 2,732.73 0,30.3 82,382.3 4four 3,103.10 <0,1<0.1 >94> 94 55 3,523.52 <0,1<0.1 >94> 94

Добавление апатита следует проводить до достижения остаточной кислотности не менее 0,1 моль/л с тем, чтобы не допустить выпадения гидроксофосфатов РЗЭ и примесей.The addition of apatite should be carried out until a residual acidity of at least 0.1 mol / l is reached in order to prevent the precipitation of REE hydroxophosphates and impurities.

Особенность предлагаемого технического решения заключается в том, что затраты на нагревание пульпы фосфогипса с серной кислотой компенсируются последующим использованием нагретых маточных растворов для ускорения разложения вводимого апатита и осаждения трикальцийфосфата (нами замечено, что осаждение трикальцийфосфата оксидом кальция протекает с большей скорость при нагревании пульпы до 40-50°C). Кроме того, маточные растворы после выделения трикальцийфосфата практически не содержат примесей (все примеси выводятся с осадком РЗЭ) за исключением небольших количеств сульфата аммония (равновесных по сульфат-иону с сульфатом кальция) с температурой 30-40°C и могут повторно использоваться для обработки новой порции фосфогипса после корректировки по серной кислоте. Термическая обработка фосфогипса с серной кислотой способствует перекристаллизации фосфогипса с получением кристаллов сульфата кальция, пригодных для производства строительных материалов, для последующего применения в производстве строительных материалов. Получаемый фосфогипс не содержит вредных примесей и может использоваться в дорожном строительстве, в качестве добавок при производстве цемента, для производства различных строительных материалов и т.д. Экономическая эффективность предлагаемого технического решения обеспечивается оптимальным использованием всех ресурсов:A feature of the proposed technical solution is that the cost of heating the pulp of phosphogypsum with sulfuric acid is offset by the subsequent use of heated mother liquors to accelerate the decomposition of the injected apatite and the precipitation of tricalcium phosphate (we noticed that the precipitation of tricalcium phosphate with calcium oxide proceeds at a higher rate when the pulp is heated to 40- 50 ° C). In addition, the mother liquors after isolation of tricalcium phosphate contain virtually no impurities (all impurities are removed with a REE precipitate) with the exception of small amounts of ammonium sulfate (equilibrium in sulfate ion with calcium sulfate) with a temperature of 30-40 ° C and can be reused for processing new portions of phosphogypsum after adjustment for sulfuric acid. The heat treatment of phosphogypsum with sulfuric acid promotes the recrystallization of phosphogypsum with the formation of calcium sulfate crystals suitable for the production of building materials, for subsequent use in the production of building materials. The resulting phosphogypsum does not contain harmful impurities and can be used in road construction, as additives in the production of cement, for the production of various building materials, etc. The economic efficiency of the proposed technical solution is ensured by the optimal use of all resources:

1.Серная кислота, остающаяся после вскрытия фосфогипса, расходуется на переработку апатита с получением товарной продукции.1. Sulfuric acid remaining after opening of phosphogypsum is spent on the processing of apatite to obtain marketable products.

2. Энергетические затраты на нагревание пульпы при первичной обработке фосфогипса вторично используются для разложения апатита.2. The energy costs of heating the pulp during the initial processing of phosphogypsum are reused for the decomposition of apatite.

3. При выделении РЗЭ процесс проводят при максимально возможном значении рН для более полного осаждения примесей железа, фтора, титана и др. с тем, чтобы получить более чистый трикальцийфосфат, пригодный для получения кормового фосфата.3. When REE is isolated, the process is carried out at the maximum possible pH value for a more complete precipitation of impurities of iron, fluorine, titanium, etc., in order to obtain a more pure tricalcium phosphate, suitable for the production of feed phosphate.

Положительный эффект предлагаемого технического решения заключается в уменьшении расхода серной кислоты, сокращении затрат для очистки фосфогипса с одновременным получением дополнительной ценной продукции.The positive effect of the proposed technical solution is to reduce the consumption of sulfuric acid, reducing costs for cleaning phosphogypsum with the simultaneous receipt of additional valuable products.

ЛитератураLiterature

1. Лебедев В.Н., Локшин Э.П. «Способ извлечения редкоземельных элементов из фосфогипса». Патент РФ №2158317 от 16.02.1999, по кл. С22В 59/00.1. Lebedev V.N., Lokshin E.P. "A method for extracting rare earth elements from phosphogypsum." RF patent №2158317 from 02.16.1999, according to class. C22B 59/00.

2. Вершков А.В., Вершкова Ю.А., Локшин Э.П., Маслобоев В.А. «Способ извлечения редкоземельных элементов из кислых растворов». Патент РФ №2172712 по кл. С22В 59/00.2. Vershkov A.V., Vershkova Yu.A., Lokshin E.P., Masloboev V.A. "A method for extracting rare earth elements from acidic solutions." RF patent No. 2172712 according to class C22B 59/00.

3. Локшин Э.П., Калинников В. Т. и др. «Способ извлечения редкоземельных элементов из фосфогипса». Патент РФ №2293781 от 04.07.2005, по кл. С22В 59/00.3. Lokshin EP, Kalinnikov VT, et al. “Method for the extraction of rare-earth elements from phosphogypsum”. RF patent No. 2293781 dated 04/04/2005, according to class. C22B 59/00.

4. Локшин Э.П., Тареева О.А., Калинников В.Т. «Способ переработки фосфогипса для производства концентрата редкоземельных элементов (РЗЭ) и гипса». Патент РФ №2458999 от 28.04.11, по кл. С22В 59/00.4. Lokshin EP, Tareeva OA, Kalinnikov V.T. "A method of processing phosphogypsum for the production of rare earth concentrate (REE) and gypsum." RF patent No. 2458999 dated 04/28/11, according to class. C22B 59/00.

5. Локшин Э.П., Вершков А.В., Вершкова Ю.А., Маслобоев В.А. «Способ извлечения лантаноидов из фосфогипса». Патент РФ №2167105 по кл. С22В 59/00.5. Lokshin EP, Vershkov AV, Vershkova Yu.A., Masloboev V.A. "A method of extracting lanthanides from phosphogypsum." RF patent No. 2167105 by class C22B 59/00.

Claims (4)

1. Способ переработки фосфогипса вскрытием серной кислотой, включающий последующее извлечение редкоземельных элементов и обработку очищенного фосфогипса оксидом кальция, отличающийся тем, что одним раствором серной кислоты обрабатывают последовательно 1-3 партии фосфогипса при нагревании до температуры 70-100°С в течение 1-2 часов при соотношении Т:Ж=1:1-3, отделяют водную фазу фильтрацией, промывают осадок водой, к фильтрату добавляют апатит в соотношении Т:Ж=1:10-20, вторично нагревают при температуре 50-70°С и перемешивании в течение 1-2 часов с нейтрализацией серной кислоты до концентрации не менее 0,1 моль/л, отделяют фильтрацией осадок вторичного фосфогипса и направляют его в начало процесса, а в фильтрат последовательно вводят оксид или гидроксид кальция, затем гидроксид или карбонат аммония до достижения рН=2-3,5, отделяют фильтрацией осадок РЗЭ, а в фильтрат вводят гидроксид или оксид кальция до рН=7-8, отделяют фильтрацией осадок кормового трикальцийфосфата, промывают водой и выводят из процесса.1. The method of processing phosphogypsum by opening with sulfuric acid, including the subsequent extraction of rare earth elements and processing the purified phosphogypsum with calcium oxide, characterized in that one solution of sulfuric acid is treated sequentially with 1-3 batches of phosphogypsum when heated to a temperature of 70-100 ° C for 1-2 hours at a ratio of T: L = 1: 1-3, the aqueous phase is separated by filtration, the precipitate is washed with water, apatite is added to the filtrate in a ratio of T: L = 1: 10-20, and secondly heated at a temperature of 50-70 ° C and stirring within 1-2 hours from n by neutralization of sulfuric acid to a concentration of at least 0.1 mol / L, the precipitate of secondary phosphogypsum is separated by filtration and sent to the beginning of the process, and calcium oxide or hydroxide is subsequently introduced into the filtrate, then ammonium hydroxide or carbonate until pH = 2-3.5 , the REE precipitate is separated by filtration, and calcium hydroxide or calcium oxide is introduced into the filtrate to pH = 7-8, the feed tricalcium phosphate precipitate is separated by filtration, washed with water and removed from the process. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для удаления фтор-иона на стадии обработки фосфогипса кислотой процесс проводят при перемешивании и подаче воздуха в пульпу.2. The method according to claim 1, characterized in that to remove the fluorine ion at the stage of phosphogypsum treatment with acid, the process is carried out with stirring and air supply to the pulp. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что для вскрытия используют раствор, содержащий 0,3-0,6 моль/л серной кислоты.3. The method according to claim 1, characterized in that for opening use a solution containing 0.3-0.6 mol / l of sulfuric acid. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что очищенный фосфогипс обрабатывают пульпой оксида кальция до рН=6,5-7,5. 4. The method according to claim 1, characterized in that the purified phosphogypsum is treated with a pulp of calcium oxide to a pH of 6.5-7.5.
RU2012154767/02A 2012-12-18 2012-12-18 Method of processing phosphogypsum RU2525877C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012154767/02A RU2525877C2 (en) 2012-12-18 2012-12-18 Method of processing phosphogypsum

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012154767/02A RU2525877C2 (en) 2012-12-18 2012-12-18 Method of processing phosphogypsum

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012154767A RU2012154767A (en) 2014-06-27
RU2525877C2 true RU2525877C2 (en) 2014-08-20

Family

ID=51215767

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012154767/02A RU2525877C2 (en) 2012-12-18 2012-12-18 Method of processing phosphogypsum

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2525877C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2706401C1 (en) * 2019-05-06 2019-11-18 Общество с ограниченной ответственностью "НефтеХимКонсалт" Method of processing phosphogypsum wastes to obtain a concentrate of rare-earth elements and gypsum plaster

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114018747B (en) * 2021-10-21 2024-04-19 宜都兴发化工有限公司 Method for identifying existence form of water-insoluble phosphorus in phosphogypsum

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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 (en) * 1986-10-30 1988-05-04 URAPHOS CHEMIE GmbH Method of recovering rare earths, and in a given case, uranium and thorium from heavy phosphate minerals
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
RU2158317C1 (en) * 1999-02-16 2000-10-27 Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра РАН Method of isolation of rare-earth elements from phosphogypsum
RU2167105C1 (en) * 2000-01-05 2001-05-20 Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра РАН Method of extracting lanthanides from phosphogypsum
RU2337879C1 (en) * 2007-06-06 2008-11-10 Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук (ИХТРЭМС КНЦ РАН) Method for processing phosphogypsum, containing phosphorous compound and lanthanides
RU2458999C1 (en) * 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) Method of phosphogypsum processing for manufacture of concentrate of rare-earth elements and gypsum

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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 (en) * 1986-10-30 1988-05-04 URAPHOS CHEMIE GmbH Method of recovering rare earths, and in a given case, uranium and thorium from heavy phosphate minerals
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
RU2158317C1 (en) * 1999-02-16 2000-10-27 Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра РАН Method of isolation of rare-earth elements from phosphogypsum
RU2167105C1 (en) * 2000-01-05 2001-05-20 Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра РАН Method of extracting lanthanides from phosphogypsum
RU2337879C1 (en) * 2007-06-06 2008-11-10 Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук (ИХТРЭМС КНЦ РАН) Method for processing phosphogypsum, containing phosphorous compound and lanthanides
RU2458999C1 (en) * 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) Method of phosphogypsum processing for manufacture of concentrate of rare-earth elements and gypsum

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2706401C1 (en) * 2019-05-06 2019-11-18 Общество с ограниченной ответственностью "НефтеХимКонсалт" Method of processing phosphogypsum wastes to obtain a concentrate of rare-earth elements and gypsum plaster

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012154767A (en) 2014-06-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2416654C1 (en) Procedure for extraction of rare earth elements from phospho-gypsum
JP7018393B2 (en) Methods for producing phosphorus products from wastewater
RU2337879C1 (en) Method for processing phosphogypsum, containing phosphorous compound and lanthanides
US10662072B2 (en) Method for producing calcium sulfate
RU2458999C1 (en) Method of phosphogypsum processing for manufacture of concentrate of rare-earth elements and gypsum
RU2749598C1 (en) Method for processing mica concentrate
CN103073041A (en) Method for producing water-soluble calcium nitrate dihydrate and phosphoric acid by decomposing phosphorite through nitric acid
RU2543160C2 (en) Method of sulphuric acid decomposition of rem-containing phosphate raw material
AU2019310188B2 (en) Caustic conversion process
RU2573905C1 (en) Method of processing rare-earth concentrate
RU2525877C2 (en) Method of processing phosphogypsum
RU2549412C1 (en) Method of processing monazite concentrate
WO2014074029A1 (en) Method for recovering rare earth metals from solid minerals and/or by-products of solid mineral processing
RU2595672C1 (en) Method of processing rare-earth elements concentrate
US20210388466A1 (en) Process For Purifying And Concentrating Rare Earths From Phosphogypsum
RU2158317C1 (en) Method of isolation of rare-earth elements from phosphogypsum
RU2739409C1 (en) Method of extracting rare-earth elements from phosphogypsum
RU2614962C1 (en) Method for apatite ore and concentrate processing
CN102869609B (en) Preparation KNO 3polyhalite IMI method
RU2104938C1 (en) Method for extraction of rare-earth elements of phosphogypsum
JP7417516B2 (en) How to etch phosphate sources using sulfuric acid
RU2487185C1 (en) Method of extracting rare-earth metals from phosphogypsum
RU2348716C1 (en) Method of vanadium extraction
RU2513652C2 (en) Method of obtaining magnesium oxide
RU2560802C1 (en) Method of treating natural phosphate for extraction of rare-earth elements

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20151219