RU2551332C1 - Способ переработки железистых редкоземельных фосфатных руд - Google Patents
Способ переработки железистых редкоземельных фосфатных руд Download PDFInfo
- Publication number
- RU2551332C1 RU2551332C1 RU2013153434/02A RU2013153434A RU2551332C1 RU 2551332 C1 RU2551332 C1 RU 2551332C1 RU 2013153434/02 A RU2013153434/02 A RU 2013153434/02A RU 2013153434 A RU2013153434 A RU 2013153434A RU 2551332 C1 RU2551332 C1 RU 2551332C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rare
- ore
- processing
- iron
- earth
- Prior art date
Links
Classifications
-
- 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
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к технологии редких и радиоактивных элементов и может быть использовано при переработке железосодержащего и другого фосфатного редкоземельного сырья. Задачами заявляемого изобретения является упрощение способа переработки труднообогатимых железистых руд с использованием гидрометаллургического метода, позволяющего выделить в раствор за одну операцию редкоземельные металлы, иттрий и торий и отделить их от фосфора и железа и снижение расхода реагентов за счет устранения операции щелочной обработки. Способ заключается в том, что железистую руду подвергают интенсивной механической обработке для разрушения минеральных сростков и глубокого раскрытия фосфатных минералов РЗМ, иттрия и тория, затем руду выщелачивают растворами азотной кислоты при температурах 180-240°C. В этих условиях фосфатные минералы перечисленных элементов полностью разлагаются и переходят в раствор, а выделяющаяся фосфорная кислота адсорбируется на оксидах железа (3+) с образованием нерастворимых соединений, что обеспечивает получение обесфосфоренных нитратных растворов, пригодных для экстракционной переработки. Повышенная температура обеспечивает гидролиз нитратов железа даже в сильнокислых (азотнокислых) растворах. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 7 пр.
Description
Предлагаемое изобретение относится к технологии редких и радиоактивных элементов и может быть использовано при переработке железосодержащего и другого фосфатного редкоземельного сырья. Задачами переработки монацитовых и других фосфатных концентратов редкоземельных металлов (РЗМ) являются отделение фосфора, перевод РЗМ, иттрия, урана и тория в раствор, очистка РЗМ от радиоактивных примесей и выделение редкоземельной продукции. Из них главными являются обесфосфоривание и перевод в раствор РЗМ. Как правило, если получают нитратные растворы, проблема дезактивации редкоземельной продукции не вызывает затруднений и решается селективной экстракцией РЗМ, урана и тория трибутилфосфатом с последующим разделением этих элементов также экстракционным методом с выделением редкоземельной продукции.
Переработка комплексных железосодержащих монацитовых руд представляет большую проблему из-за их необогатимости. Применение известных способов переработки монацитовых концентратов для такого рода сырья весьма ограничено и неэффективно. Необогатимость этих руд связана с их тонкодисперсностью и срощенностью минеральных компонентов.
В производственной практике реализованы два метода разложения монацита: сернокислотный и щелочно-кислотный [Катан Г.Е. и др. Торий, его сырьевые ресурсы, химия и технология. - Изд. Госкомитета СМ СССР по использованию атомной энергии, 1960]. Сернокислотный метод предложено также использовать для вскрытия железосодержащих руд [Пат.2151206 РФ, МПК C01F 17/00. Способ переработки монацитового концентрата / Лебедев В.Н., Локшин Э.П.; опубл. 28.06.1999.; FR Pat. 2826667 С22В 1/06 «Procede de traitement d'un mineral de terres rares a teneur elevee en fer», приоритет от 2001.06.2]. Однако этот способ неселективен и приводит к глубокому разложению компонентов руды. Расчетный перерасход серной кислоты при вскрытии руд известных российских редкометальных месторождений Томторского, Чуктуконского и Карасугского составляет 10-50 раз от минимального за счет вскрытия породообразующих минералов (оксидов железа, алюминия, марганца). Это влечет за собой увеличение объемов реагентов на нейтрализацию сбросных растворов и др. и, соответственно, увеличение массы отходов производства.
Сернокислотный метод не получил большого распространения и для переработки монацитовых концентратов. Для этого преимущественно используют щелочно-кислотные методы вскрытия. Преимуществом последнего является эффективность выделения фосфора и получение его в виде товарного тринатрийфосфата. На этой стадии монацит обрабатывают при непрерывном перемешивании 45%-ным раствором NaOH при 140°С. Используют не менее чем трехкратный избыток NaOH по отношению к теоретически необходимому количеству. Разложение монацита достигает более 95%. Способ применим при условии использования измельченного до 0,045 мм концентрата. Показатели вскрытия по степени разложения пропорциональны удельной поверхности минерала. Низкая скорость вскрытия связана с образованием на поверхности монацита нерастворимой в растворах щелочи пленки гидроксидов РЗМ. На второй стадии гидроксиды РЗМ растворяют в кислотах - соляной или азотной, и перерабатывают с использованием известных гидрометаллургических методов.
Попытки использования этого метода для прямой переработки комплексных железосодержащих руд не привели к успеху [В.И. Кузьмин, В.Т. Ломаев, Г.Л. Пашков и др. Переработка руд месторождений кор выветривания карбонатитов - будущее редкометалльной промышленности России // Цветные металлы. - 2006. - №12. - С.62-68] - извлечение в раствор церия и других РЗМ на стадии азотнокислого выщелачивания составило лишь около 40%. Предположительно, низкие показатели извлечения в раствор церия связаны с его окислением высшими оксидами марганца. Использование для этой цели более активной соляной кислоты в данном случае ограничено большим расходом на растворение оксидов и гидроксидов железа, содержание которых составляет более 50%. Отмечены также недостатки стадии щелочного выщелачивания: исключительно плохая фильтруемость щелочных пульп, потери щелочи, большой объем промывных вод.
Для устранения этого недостатка предложено [В.И. Кузьмин, ВТ. Ломаев, Г.Л. Пашков и др. Переработка руд месторождений кор выветривания карбонатитов - будущее редкометалъной промышленности России // Цветные металлы. - 2006. - №12. - С.62-68] предварительно переводить Fe2O3 в Fe3O4 магнетизирующим обжигом с углем при 500-550°С с одновременным восстановлением диоксида марганца MnO2 до монооксида MnO. Далее руду разлагают обработкой 45% водным раствором гидрооксида натрия, удаляют фосфор в виде тринатрийфосфата, образующиеся гидрооксиды РЗМ растворяют азотной кислотой. Недостатком способа является многостадийность, сложность разделения магнетитового кека и щелочного раствора, большой объем промывных вод, значительный расход химических реагентов.
Известны методы удаления фосфора путем спекания монацита с содой или нитратом натрия при температурах 400-900°C [Пат. 2331681 РФ, МПК С01В 59/00. Способ разложения монацита / Низов В. А. и др.; опубл. 30.04.2004] с последующим растворением фосфатов в воде и кислотным выщелачиванием. Недостатками процессов являются образование ферритов натрия, перерасход щелочных реагентов приблизительно в 5 раз; окисление церия до двуокиси, снижающее извлечение церия и РЗМ до 35-40%.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является способ переработки железистых редкометальных руд, включающий выщелачивание 1,5-3 М азотной кислотой при температуре 180-220°С с отделением фосфора от редкоземельных металлов [Кузьмин В.И. и др. Технологические аспекты переработки редкометальных руд Чуктуконского месторождения // Журнал Химия в интересах устойчивого развития. - 2010. - Т.18 - №3, - С.331-338]. Недостатками данного способа являются низкие показатели извлечения РЗМ, иттрия и тория для образцов руд, в которых монацит и другие фосфатные минералы РЗМ, иттрия и тория тесно ассоциированы и «капсулированы» оксидами железа.
Задачей заявляемого изобретения является повышение глубины извлечения РЗМ, иттрия и тория в процессе азотнокислого выщелачивания и обесфосфоривания раствора. Поставленная задача решаются тем, что железистую руду подвергают интенсивной механической обработке для разрушения минеральных сростков и глубокого раскрытия фосфатных минералов РЗМ, иттрия и тория, затем руду выщелачивают растворами азотной кислоты при температурах 180-240°С. В этих условиях механические сростки фосфатов с оксидами железа разрушаются, фосфатные минералы перечисленных элементов полностью разлагаются и переходят в раствор (1), а выделяющаяся фосфорная кислота адсорбируется на оксидах железа (3+) с образованием нерастворимых соединений (2), что обеспечивает получение обесфосфоренных нитратных растворов, пригодных для экстракционной переработки. Повышенная температура обеспечивает гидролиз нитратов железа (3) даже в сильнокислых (азотнокислых) растворах.
Данный способ может быть использован и для переработки монацитовых концентратов путем их прямого вскрытия. С этой целью к концентратам добавляют оксид железа (3+) в соотношении, необходимом для связывания выделяющейся фосфорной кислоты. Процесс проводят в тех же условиях, что и в предыдущем случае и описывается теми же химическими превращениями (реакции 1-3).
Разрабатываемый способ подтвержден примерами.
Пример 1. Железистую руду Чуктуконского месторождения, содержащую 60,5% - Fe2O3; 10,8% - MnO2; 3,8% P2O5; 6,5% оксидов РЗМ; 0,21% Y2O3; 0,15% ThO2 подвергают мокрому измельчению при отношении т:ж=1:5 в течение 1 часа. Измельченную руду смешивают с азотной кислотой (содержание HNO3 190 г/л) в соотношении Т:Ж=1:5 и перемешивают в автоклаве при 200°С в течение 1 часа. При такой обработке извлечение в раствор составляет: редкоземельные металлы -65%; иттрий - 48%; торий - 48%; железо - 2,3%; фосфор - 0,32%.
Пример 2. Железистую руду Чуктуконского месторождения, содержащую 60,5% - Fe2O3; 10,8% - MnO2; 3,8% P2O5; 6,5% оксидов РЗМ; 0,21% Y2O3; 0,15% ThO2 подвергают мокрому измельчению при отношении т:ж=1:5 в течение 3 часов. Далее измельченную руду обрабатывают по примеру 1. После такой обработки извлечение в раствор составляет: редкоземельные металлы - 79%; иттрий - 60%; торий - 60%; железо - 2,5%; фосфор - 0,3%.
Пример 3. Железистую руду Чуктуконского месторождения, содержащую 60,5% - Fe2O3; 10,8% - MnO2; 3,8% P2O5; 6,5% оксидов РЗМ; 0,21% Y2O3; 0,15% ThO2 в количестве 1,6 кг смешивают с 8 л воды, обрабатывают в гидроударно-кавитационной установке в течение 20 мин, отделяют твердую фазу фильтрованием. Измельченную руду смешивают с азотной кислотой (содержание HNO3 190 г/л) в соотношении Т:Ж=1:5 и перемешивают в автоклаве при 200°С в течение 1 часа. При такой обработке извлечение в раствор составляет: редкоземельные металлы - 85%; иттрий - 75%; торий - 79%; железо - 2,8%; фосфор - 0,3%.
Пример 4. Железистую руду Чуктуконского месторождения, содержащую 60,5% - Fe2O3; 10,8% - MnO2; 3,8% P2O5; 6,5% оксидов РЗМ; 0,21% Y2O3; 0,15% ThO2, подвергнутую дезинтеграции в гидроударно-кавитационной установке по примеру 3 с отличием в условиях выщелачивания - температура 180°С. При этом извлечение в раствор составляет: редкоземельные металлы - 75%; иттрий - 60%; торий - 60%; железо - 5%; фосфор - 0,5%.
Пример 5. Железистую руду Чуктуконского месторождения, содержащую 60,5% - Fe2O3; 10,8% - MnO2; 3,8% P2O5; 6,5% оксидов РЗМ; 0,21% Y2O3; 0,15% ThO2, подвергнутую дезинтеграции в гидроударно-кавитационной установке по примеру 3 с отличием в условиях выщелачивания - температура 220°С. При этом извлечение в раствор составляет: редкоземельные металлы - 90%; иттрий - 80%; торий - 81%; железо - 1%; фосфор - 0,12%.
Пример 6. Железистую руду Чуктуконского месторождения, содержащую 60,5% - Fe2O3; 10,8% - MnO2; 3,8% P2O5; 6,5% оксидов РЗМ; 0,21% Y2O3; 0,15% ThO2, подвергнутую дезинтеграции в гидроударно-кавитационной установке по примеру 2 и выщелачивают при 200°С в течение 1 часа азотной кислотой с содержаниями: 267 г/л; 284 г/л и 315 г/л при т:ж - 1:5; 1:4 и 1:3 соответственно.
Пример 7. Монацит (фосфат редкоземельных оксидов, содержание P2O5 - 25%) смешивают с оксидом железа в соотношении 1:1,25 (масс), добавляют воды в отношении Т:Ж=1:10 обрабатывают на шаровой мельнице, затем в гидроударно-кавитационной установке в течение 20 мин. Измельченную руду смешивают с азотной кислотой (содержание HNO3 220 г/л) в соотношении Т:Ж=1:10 и перемешивают в автоклаве при 200°С в течение 1 часа. При этом извлечение в раствор редкоземельных металлов составляет 93%, фосфора - 0,6%, железа - 3,8%.
Таким образом, выщелачивание железистых редкоземельных фосфатных руд азотной кислотой с содержанием 190-350 г/л при температурах 180-220°С, включающий перед выщелачиванием интенсивное механическое измельчение руды, обеспечивает значительное повышение извлечение в раствор РЗМ, иттрия и тория при связывании выделяющейся фосфорной кислоты в нерастворимое соединение. Так, при выщелачивании чуктуконской редкометальной руды после обработки ее в шаровой мельнице 1 час извлечение металлов составляет: редкоземельные металлы - 65%; иттрий - 48%; торий - 48 (пример 1). Увеличение интенсивности обработки за счет роста продолжительности обработки в шаровой мельнице до 3 часов или перехода к более эффективному диспергатору - гидроударно-кавитационной установке, приводит к значительному увеличению глубины извлечения требуемых элементов соответственно,
шаровая мельница: редкоземельные металлы - 79%; иттрий - 60%; торий - 60% (пример 2);
гидроударно-кавитационная обработка: редкоземельные металлы - 85%; иттрий - 75%; торий - 79% (пример 3).
При этом сохраняется высокая глубина очистки растворов.
Claims (2)
1. Способ переработки железистых редкоземельных фосфатных руд, включающий выщелачивание руд азотной кислотой при температуре 180-220°C с отделением фосфора от редкоземельных металлов, отличающийся тем, что перед выщелачиванием железистую редкоземельную фосфатную руду подвергают интенсивному механическому измельчению при связывании выделяющейся фосфорной кислоты в нерастворимое соединение, а выщелачивание ведут азотной кислотой с содержанием 190 - 350 г/л.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при переработке руд с содержанием оксидов железа в руде менее пятикратной концентрации по массе по отношению к оксиду фосфора, например монацитового концентрата, к исходной руде перед измельчением добавляют недостающее или большее количество оксида железа для поддержания соотношения оксида железа (3+) к оксиду фосфора, необходимого для связывания выделяющейся фосфорной кислоты в нерастворимое соединение.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013153434/02A RU2551332C1 (ru) | 2013-12-02 | 2013-12-02 | Способ переработки железистых редкоземельных фосфатных руд |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013153434/02A RU2551332C1 (ru) | 2013-12-02 | 2013-12-02 | Способ переработки железистых редкоземельных фосфатных руд |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2551332C1 true RU2551332C1 (ru) | 2015-05-20 |
Family
ID=53294381
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013153434/02A RU2551332C1 (ru) | 2013-12-02 | 2013-12-02 | Способ переработки железистых редкоземельных фосфатных руд |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2551332C1 (ru) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2612244C1 (ru) * | 2015-11-11 | 2017-03-03 | 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 обработки фосфатного концентрата РЗЭ |
RU2669031C1 (ru) * | 2017-10-20 | 2018-10-05 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "Кольский научный центр Российской академии наук" (ФИЦ КНЦ РАН) | Способ обработки фосфатного концентрата редкоземельных элементов |
RU2701594C1 (ru) * | 2016-04-26 | 2019-09-30 | Минтек | Обработка богатых железом редкоземельных руд |
RU2811512C1 (ru) * | 2022-12-08 | 2024-01-12 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук | Способ переработки высокожелезистых редкометалльных руд |
Citations (5)
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 |
RU2484018C2 (ru) * | 2010-07-16 | 2013-06-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Способ переработки фосфатного редкоземельного концентрата, выделенного из апатита |
-
2013
- 2013-12-02 RU RU2013153434/02A patent/RU2551332C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
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 |
RU2484018C2 (ru) * | 2010-07-16 | 2013-06-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Способ переработки фосфатного редкоземельного концентрата, выделенного из апатита |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
КУЗЬМИН В.И. и др. Технологические аспекты переработки редкометальных руд Чуктуконского месторождения. Журнал Химия в интересах устойчивого развития, СО РАН, Новосибирск, 2010, с.331-338. РАКОВ Э.Г., ХАУСТОВ С.В. Процессы и аппараты производства радиоактивных и редких металлов, М., Металлургия, 1993, с.18. * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2612244C1 (ru) * | 2015-11-11 | 2017-03-03 | 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 обработки фосфатного концентрата РЗЭ |
RU2701594C1 (ru) * | 2016-04-26 | 2019-09-30 | Минтек | Обработка богатых железом редкоземельных руд |
RU2669031C1 (ru) * | 2017-10-20 | 2018-10-05 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "Кольский научный центр Российской академии наук" (ФИЦ КНЦ РАН) | Способ обработки фосфатного концентрата редкоземельных элементов |
RU2811512C1 (ru) * | 2022-12-08 | 2024-01-12 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук | Способ переработки высокожелезистых редкометалльных руд |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5011665A (en) | Nonpolluting recovery of rare earth values from rare earth minerals/ores | |
JP6964084B2 (ja) | リン酸塩鉱物からのリチウム回収 | |
CN109518005A (zh) | 一种电池级硫酸钴晶体的生产方法 | |
RU2538863C2 (ru) | Способ реэкстракции редкоземельных металлов из органических растворов и получение концентрата редкоземельных металлов | |
CN100374593C (zh) | 从磁铁矿尾渣中提取金属钴的工艺 | |
CA2938702C (en) | Monazite and apatite paragenetic ore enrichment method | |
US10669610B2 (en) | Rare earth element extraction from coal | |
CN103958705B (zh) | 用于分离铝离子与铁离子的方法 | |
EP3060690A1 (en) | Deriving high value products from waste red mud | |
KR20180119637A (ko) | 제강 슬래그로부터 칼슘을 용출시키는 방법, 및 제강 슬래그로부터 칼슘을 회수하는 방법 | |
JP6707466B2 (ja) | 硫黄回収を伴う選択的な希土類抽出を行う系および方法 | |
JPH03170625A (ja) | 希土類含有鉱石の処理方法 | |
KR20180055849A (ko) | 철 및 강철 슬래그로부터 제품을 회수하기 위한 방법 및 시스템 | |
RU2551332C1 (ru) | Способ переработки железистых редкоземельных фосфатных руд | |
AU2009251075B2 (en) | A method for arsenic removal and phosphorous removal out of iron ore | |
Polyakov et al. | Recycling rare-earth-metal waste using hydrometallurgical methods | |
CN103539242A (zh) | 一种降低稀土工业废水中钙含量的方法 | |
Xu et al. | Highly Selective Copper and Nickel Separation and Recovery from Electroplating Sludge in Light Industry. | |
RU2547369C2 (ru) | Способ комплексной переработки остатков доманиковых образований | |
Ray et al. | Hydro metallurgical technique as better option for the recovery of rare earths from mine tailings and industrial wastes | |
CN105836918A (zh) | 一种稀土工业废水处理及循环利用的工艺方法 | |
KR20150082592A (ko) | 고체 광물 및/또는 고체 광물 가공의 부산물로부터 희토류 금속을 회수하는 방법 | |
WO2016201456A1 (ru) | Способ комплексной переработки черносланцевых руд | |
CN104946897A (zh) | 钢铁厂含锌烟尘湿法处理富集硫化锌精矿的方法 | |
Kusrini et al. | Recovery of lanthanides from Indonesian low grade bauxite using oxalic acid |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181203 |