RU2607862C1 - Method of extracting rare-earth metals and producing gypsum plaster from anhydrite - Google Patents

Method of extracting rare-earth metals and producing gypsum plaster from anhydrite Download PDF

Info

Publication number
RU2607862C1
RU2607862C1 RU2015137952A RU2015137952A RU2607862C1 RU 2607862 C1 RU2607862 C1 RU 2607862C1 RU 2015137952 A RU2015137952 A RU 2015137952A RU 2015137952 A RU2015137952 A RU 2015137952A RU 2607862 C1 RU2607862 C1 RU 2607862C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
anhydrite
earth metals
rare
mechanical activation
solution
Prior art date
Application number
RU2015137952A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Елена Владимировна Богатырева
Александр Германович Ермилов
Алексей Александрович КОМКОВ
Ирина Юрьевна Кучина
Алексей Владимирович ЕВТУШЕНКО
Original Assignee
Акционерное общество "Объединенная химическая компания "УРАЛХИМ" (АО "ОХК "УРАЛХИМ")
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 Акционерное общество "Объединенная химическая компания "УРАЛХИМ" (АО "ОХК "УРАЛХИМ") filed Critical Акционерное общество "Объединенная химическая компания "УРАЛХИМ" (АО "ОХК "УРАЛХИМ")
Priority to RU2015137952A priority Critical patent/RU2607862C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2607862C1 publication Critical patent/RU2607862C1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B59/00Obtaining rare earth metals
    • 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

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

FIELD: technological processes.
SUBSTANCE: invention relates to a method of processing apatite with extraction and obtaining a concentrate of rare-earth metals and gypsum plaster from phosphogypsum – wastes from sulphuric acid technology of producing phosphoric acid from apatite. Method includes preliminary mechanical activation of calcium sulphate anhydrite with subsequent leaching of rare-earth metals in a solution with recrystallisation of phosphogypsum from calcium sulphate anhydrite to dihydrate. Leaching is carried out with 5 % solution of HNO3 with addition of 15 % Ca(NO3)2 at normal conditions for 6 hours. Degree of extraction of rare-earth metals into solution is higher than 95 %, degree of conversion of anhydrite into gypsum is higher than 97 %. Obtained effect achieved through properly selected conditions for preliminary mechanical activation of anhydrite. Maximum degree of extraction of rare-earth metals into solution is achieved at values of total amount of energy stored in form of surface areas of coherent dissipation and microdeformations, more than 5.8 kJ/mol.
EFFECT: disclosed is a method of processing of apatite.
9 cl, 1 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к способу комплексной переработки апатита с извлечением и получением концентрата редкоземельных металлов (РЗМ) и строительного гипса из фосфогипса - отхода сернокислотной технологии получения фосфорной кислоты из апатита.The invention relates to a method for the complex processing of apatite with the extraction and production of a concentrate of rare earth metals (REM) and gypsum from phosphogypsum - a waste of sulfuric acid technology for producing phosphoric acid from apatite.

Известен способ извлечения РЗМ из фосфогипса (Патент РФ №2225892), включающий последовательное выщелачивание их из нескольких порций фосфогипса оборотным раствором 20-25%-ной серной кислоты при Ж:Т=2-3 в течение 60 мин, отделение нерастворимого остатка от продуктивного раствора, кристаллизацию концентрата РЗМ в виде сульфатов путем доведения продуктивного раствора до состояния пересыщенного по РЗМ повышением в нем концентрации кислоты до более 30% при температуре 20-80°C. Кристаллизацию сульфатов РЗМ проводят предпочтительно в присутствии затравки из них при Ж:Т не более 100 в течение 0,4-3 ч. Извлечение РЗМ в концентрат находится в пределах 50-60%, затем его подвергают конверсии с получением концентрированных растворов нитратов или хлоридов РЗМ.A known method of extracting rare-earth metals from phosphogypsum (RF Patent No. 2225892), including sequential leaching of them from several portions of phosphogypsum with a circulating solution of 20-25% sulfuric acid at W: T = 2-3 for 60 minutes, separating the insoluble residue from the productive solution crystallization of REM concentrate in the form of sulfates by adjusting the productive solution to a state of REM supersaturated by increasing the acid concentration in it to more than 30% at a temperature of 20-80 ° C. The crystallization of rare-earth sulfates is preferably carried out in the presence of seed from them at L: T not more than 100 for 0.4-3 hours. The extraction of rare-earth metals into a concentrate is in the range of 50-60%, then it is subjected to conversion to obtain concentrated solutions of nitrates or chlorides of rare-earth metals .

Недостатки способа состоят в значительном количестве технологических операций.The disadvantages of the method are a significant number of technological operations.

Известен способ извлечения РЗМ из фосфогипса (Патент РФ №2167105), включающий их порционное выщелачивание, отделение маточного раствора от твердой фазы и его многократное использование для выщелачивания новых порций фосфогипса, водную промывку нерастворимого остатка с использованием промывного раствора при выщелачивании. При этом выщелачивание РЗМ из первой порции фосфогипса производят 2-6%-ным раствором серной кислоты при Ж:Т=2-3, а для каждой последующей порции фосфогипса концентрацию кислоты увеличивают по приведенному условию. Раствор выщелачивания используют не менее трех раз, а предельная концентрация серной кислоты в выщелачивающем растворе составляет 24%.A known method of extraction of rare-earth metals from phosphogypsum (RF Patent No. 2167105), including their portioned leaching, separation of the mother liquor from the solid phase and its repeated use for leaching new portions of phosphogypsum, water washing of the insoluble residue using a leaching solution during leaching. In this case, the leaching of rare-earth metals from the first portion of phosphogypsum is carried out with a 2-6% solution of sulfuric acid at W: T = 2-3, and for each subsequent portion of phosphogypsum, the acid concentration is increased according to the above condition. The leach solution is used at least three times, and the maximum concentration of sulfuric acid in the leach solution is 24%.

Недостатками способа являются многостадийность процесса выщелачивания РЗМ, необходимость достаточно четкого контроля и регулирования (поддержания) требуемого условия, а также сравнительно низкое извлечение РЗМ из фосфогипса в раствор.The disadvantages of the method are the multi-stage process of leaching of rare-earth metals, the need for a sufficiently clear control and regulation (maintenance) of the required condition, as well as the relatively low extraction of rare-earth metals from phosphogypsum into the solution.

Известен также способ извлечения РЗМ из фосфогипса (Патент РФ №2293781), согласно которому фосфогипс обрабатывают раствором серной кислоты с концентрацией 22-30 мас. % при Ж:Т=1,8-2,2 в течение 20-30 мин с извлечением редкоземельных элементов и натрия в раствор, предотвращая при такой продолжительности процесса спонтанную кристаллизацию концентрата редкоземельных элементов из раствора выщелачивания до отделения его от нерастворимого остатка. После отделения нерастворимого остатка в растворе повышают степень пересыщения его по РЗМ путем обеспечения в нем концентрации натрия в пределах 0,4-1,2 г/л с помощью преимущественно сульфата или карбоната натрия.There is also a method of extracting rare-earth metals from phosphogypsum (RF Patent No. 2293781), according to which phosphogypsum is treated with a solution of sulfuric acid with a concentration of 22-30 wt. % at W: T = 1.8-2.2 for 20-30 minutes with the extraction of rare earth elements and sodium into the solution, preventing spontaneous crystallization of the rare earth element concentrate from the leach solution with such a duration of the process until it is separated from the insoluble residue. After separation of the insoluble residue in the solution, the degree of supersaturation with REM is increased by providing a sodium concentration in it in the range of 0.4-1.2 g / l using mainly sodium sulfate or carbonate.

Недостатками этого способа являются значительная потеря РЗМ, содержащихся во влажном нерастворимом остатке и при подготовке его к утилизации, а также накопление примесей в продуктах технологического процесса.The disadvantages of this method are the significant loss of rare-earth metals contained in the wet insoluble residue and in preparation for disposal, as well as the accumulation of impurities in the products of the process.

Известна азотно-кислая технология выделения редкоземельных элементов из апатита, дающая до 85% выделения их в раствор, содержащий также фосфор и фтор (Косынкин В.Д. и др. Состояние и перспектива развития редкоземельной промышленности России / Металлы, №1, 2001).Known nitric acid technology for the separation of rare earth elements from apatite, giving up to 85% of their allocation in a solution containing phosphorus and fluorine (Kosynkin VD and others. Status and development prospects of the rare earth industry of Russia / Metals, No. 1, 2001).

К недостаткам указанного способа следует отнести невозможность использования рабочих растворов в замкнутом цикле и последующую низкую степень извлечения РЗМ в технологическом процессе в режиме замкнутого цикла.The disadvantages of this method include the inability to use working solutions in a closed cycle and the subsequent low degree of extraction of rare-earth metals in the technological process in closed-loop mode.

Ранее авторами настоящего изобретения был описан способ извлечения редкоземельных металлов и получения строительного гипса из фосфогипса полугидрата (патент РФ №2528576). Способ включает последовательные стадии перекристаллизации фосфогипса и растворения РЗМ. При этом перекристаллизацию полугидрата или ангидрита сульфата кальция в дигидрат осуществляют в присутствии растворимой соли кальция в концентрации 0,075-3,75 M в пересчете на Са2+ в слабокислой среде при рН>1. Растворение проводят сильной кислотой с pKa<0 в концентрации 0,2-8 M в пересчете на Н+. Степень извлечения РЗМ в раствор составляет до 95%, остаточное содержание примесей фосфора, фтора и щелочных металлов в дигидрате сульфата кальция не превышает 0,3 вес.%, 0,1 вес.%, 0,05 вес.% соответственно. Техническим результатом является повышение эффективности извлечения РЗМ с одновременной очисткой сульфата кальция от фосфора и фтора. Указанный патент РФ №2528576 полностью включен в настоящее описание посредством ссылки.Previously, the authors of the present invention have described a method for extracting rare earth metals and producing building gypsum from phosphogypsum hemihydrate (RF patent No. 2528576). The method includes successive stages of recrystallization of phosphogypsum and dissolution of rare-earth metals. In this case, the recrystallization of hemihydrate or anhydrite of calcium sulfate into dihydrate is carried out in the presence of a soluble calcium salt at a concentration of 0.075-3.75 M in terms of Ca 2+ in a slightly acidic medium at pH> 1. Dissolution is carried out with a strong acid with pK a <0 at a concentration of 0.2-8 M in terms of H + . The degree of extraction of rare-earth metals in solution is up to 95%, the residual content of impurities of phosphorus, fluorine and alkali metals in calcium sulfate dihydrate does not exceed 0.3 wt.%, 0.1 wt.%, 0.05 wt.%, Respectively. The technical result is to increase the efficiency of extraction of rare-earth metals with the simultaneous purification of calcium sulfate from phosphorus and fluorine. The specified RF patent No. 2528576 is fully incorporated into the present description by reference.

Данный способ по совокупности сходных признаков: использование ангидрита, обработка его растворами HNO3 с добавкой Са(NO3)2 при нормальных условиях, принят нами за прототип.This method according to a combination of similar features: the use of anhydrite, its treatment with HNO 3 solutions with the addition of Ca (NO 3 ) 2 under normal conditions, we have adopted as a prototype.

Недостатком способа является высокая продолжительность перехода ангидрит-дигидрат из-за высокой стабильности ангидрита, поскольку в нормальных условиях регистрируемое превращение происходит за несколько недель.The disadvantage of this method is the high duration of the transition anhydrite-dihydrate due to the high stability of the anhydrite, since under normal conditions the detected conversion occurs in several weeks.

Настоящее изобретение решает задачу эффективного извлечения редкоземельных металлов (РЗМ) и получения строительного гипса из ангидрита. В рамках настоящего изобретения термин РЗМ используется для обозначения лантаноидов и иттрия. Также для обозначения вышеперечисленных элементов используется символ Ln.The present invention solves the problem of efficiently extracting rare earth metals (REM) and producing gypsum from anhydrite. In the framework of the present invention, the term REM is used to mean lanthanides and yttrium. Also, the symbol Ln is used to indicate the above elements.

Решение указанной задачи достигается за счет целенаправленной предварительной механической активации устойчивых форм ангидрита перед перекристаллизацией, что позволяет сократить продолжительность перекристаллизации до приемлемой для производства и повысить эффективность извлечения редкоземельных металлов и получения строительного гипса из ангидрита.The solution to this problem is achieved through targeted preliminary mechanical activation of stable forms of anhydrite before recrystallization, which reduces the duration of recrystallization to acceptable for production and increases the efficiency of extraction of rare earth metals and obtaining building gypsum from anhydrite.

Поставленная задача решается в способе извлечения редкоземельных металлов (РЗМ) и получения строительного гипса из ангидрита, включающего обработку ангидрита сильной кислотой (pKa<0) в концентрации 0,2-8 M (в пересчете на Н+) в присутствии растворимой соли кальция в концентрации 0,075-3,75 M (в пересчете на Са2+) при нормальных условиях, отличающемся тем, что ангидрит подвергается предварительной механической активации до суммарного количества запасенной энергии, соответствующего изменению поверхности областей когерентного рассеяния и микродеформаций, более 5,8 кДж/моль. Последующую перекристаллизацию осуществляют в течение примерно 6 часов.The problem is solved in a method for the extraction of rare earth metals (REM) and the production of gypsum from anhydrite, including the treatment of anhydrite with strong acid (pK a <0) in a concentration of 0.2-8 M (in terms of H + ) in the presence of a soluble calcium salt in concentration of 0.075-3.75 M (in terms of Ca 2+ ) under normal conditions, characterized in that the anhydrite undergoes preliminary mechanical activation to the total amount of stored energy corresponding to a change in the surface of the coherent scattering regions and the microde formations, more than 5.8 kJ / mol. Subsequent recrystallization is carried out for about 6 hours.

В качестве сильной кислоты предпочтительно использование азотной кислоты, соляной кислоты или их смеси. Предпочтительно использование азотной кислоты и/или соляной кислоты в концентрациях 5-250 г/л и 5-300 г/л соответственно (0,2-8 M в пересчете на Н+).As a strong acid, it is preferable to use nitric acid, hydrochloric acid, or a mixture thereof. It is preferable to use nitric acid and / or hydrochloric acid in concentrations of 5-250 g / l and 5-300 g / l, respectively (0.2-8 M in terms of H + ).

В качестве растворимой соли кальция предпочтительно использование хлорида или нитрата кальция в концентрациях 10-300 г/л и 10-500 г/л соответственно (0,075-3,75 M в пересчете на Са2+).As a soluble calcium salt, it is preferable to use chloride or calcium nitrate in concentrations of 10-300 g / l and 10-500 g / l, respectively (0.075-3.75 M in terms of Ca 2+ ).

Под нормальными условиями понимаются близкие к стандартным условия для давления и температуры, а именно давление 1 атм. (105 Па) и температура в диапазоне 10-45°С, предпочтительно в диапазоне 20-30°С.Under normal conditions are meant close to standard conditions for pressure and temperature, namely a pressure of 1 atm. (10 5 Pa) and a temperature in the range of 10-45 ° C, preferably in the range of 20-30 ° C.

Термин "механическая активация" означает процесс механического воздействия на твердые тела, в ходе которого происходит деформация кристаллической решетки твердого тела с образованием линейных и точечных дефектов, например сдвиг слоев, изменение объема элементарный ячеек и т.п. При этом часть механической энергии, подведенной к твердому телу во время активации, усваивается твердым телом с увеличением запаса свободной (внутренней и поверхностной) энергии.The term "mechanical activation" means a process of mechanical action on solids, during which a deformation of the crystal lattice of a solid occurs with the formation of linear and point defects, for example, a shift of layers, a change in the volume of unit cells, etc. Moreover, part of the mechanical energy supplied to the solid during activation is absorbed by the solid with an increase in the supply of free (internal and surface) energy.

Термин "запасенная энергия" характеризует избыточную энергию, которую приобретает материал после механической активации.The term "stored energy" characterizes the excess energy that the material acquires after mechanical activation.

В качестве устройств, используемых для механической активации, могут использоваться дезинтеграторы, планетарные центробежные и вибрационные мельницы промышленного типа, известные специалисту в данной области техники.As devices used for mechanical activation, disintegrators, planetary centrifugal and vibration mills of an industrial type known to a person skilled in the art can be used.

Количество запасенной энергии, соответствующее изменению поверхности областей когерентного рассеивания и микродеформаций, может быть оценено в процессе механической активации на периодически отбираемых пробах активируемого материала, либо может быть спрогнозировано заранее путем проведения пробной механической активации при различных режимах.The amount of stored energy corresponding to a change in the surface of the regions of coherent scattering and microstrains can be estimated during mechanical activation on periodically selected samples of the activated material, or can be predicted in advance by conducting trial mechanical activation under various conditions.

Оценка количества запасенной энергии позволяет не только оценить, но и контролировать реакционную способность активированного материала не по степени или скорости его реагирования и степени извлечения РЗМ в раствор, то есть на конечном этапе перекристаллизации, а по степени его структурных изменений сразу после извлечения из механического активатора.Evaluation of the amount of stored energy allows not only to evaluate, but also to control the reactivity of the activated material not by the degree or speed of its reaction and the degree of extraction of rare-earth metals in solution, that is, at the final stage of recrystallization, but by the degree of its structural changes immediately after extraction from the mechanical activator.

Оценка степени механического воздействия на кристаллическую решетку ангидрита проводилась по количеству запасенной энергии с помощью методики, изложенной в работе Е.В. Богатыревой, А.Г. Ермилова «Оценка доли энергии, запасенной при механической активации минерального сырья». Неорганические материалы, 2008, том 44, с. 242-247:The degree of mechanical impact on the anhydrite crystal lattice was estimated by the amount of stored energy using the method described in the work of E.V. Bogatyreva, A.G. Ermilova "Assessment of the proportion of energy stored during the mechanical activation of mineral raw materials." Inorganic Materials, 2008, Volume 44, p. 242-247:

ΔEΣ=ΔEd+ΔES+ΔEε,ΔE Σ = ΔE d + ΔE S + ΔE ε ,

где ΔEd - количество энергии, запасенной в виде изменения межплоскостных расстояний кристаллической решетки соединения:where ΔE d is the amount of energy stored in the form of a change in the interplanar spacings of the crystal lattice of the compound:

ΔEd=KElatt.ΔE d = KE latt .

K - коэффициент относительного изменения объема элементарной ячейки соединения (по модулю);K is the coefficient of the relative change in the volume of the unit cell of the compound (modulo);

Elatt - энергия кристаллической решетки соединения.E latt is the energy of the crystal lattice of the compound.

ΔES - количество энергии, запасенной в виде поверхности областей когерентного рассеивания (ОКР):ΔE S is the amount of energy stored in the form of the surface of areas of coherent dispersion (CSR):

Figure 00000001
Figure 00000001

Esurf - поверхностная энергия соединения до активации;E surf - surface energy of the compound before activation;

Vmol - мольный объем соединения;V mol is the molar volume of the compound;

Di, D0 - размеры областей когерентного рассеивания соединения после механической активации и до нее соответственно.D i , D 0 are the sizes of the coherent dispersion regions of the compound after mechanical activation and before it, respectively.

ΔEε - количество энергии, запасенной в виде микродеформаций:ΔE ε is the amount of energy stored in the form of microdeformations:

Figure 00000002
Figure 00000002

ΕY - модуль Юнга соединения;Ε Y is the Young's modulus of the compound;

εi, εo - среднеквадратичная микродеформация соединения после механической активации и до нее соответственно.ε i , ε o - the root mean square microdeformation of the compound after mechanical activation and before it, respectively.

Авторами настоящего изобретения было установлено, что количество запасенной ангидритом энергии в виде областей когерентного рассеивания и микродеформаций коррелирует со степенью извлечения РЗМ и степенью конверсии ангидрита в гипс. В то же время выяснилось, что количество запасенной ангидритом энергии в виде изменения межплоскостных расстояний кристаллической решетки ангидрита изменяется нелинейно в зависимости от продолжительности механической активации и не коррелирует со степенью извлечения РЗМ и степенью конверсии ангидрита в гипс.The authors of the present invention found that the amount of energy stored in the form of anhydrite in the form of coherent scattering regions and microstrains correlates with the degree of REM extraction and the degree of conversion of anhydrite to gypsum. At the same time, it turned out that the amount of energy stored by anhydrite in the form of a change in the interplanar spacings of the anhydrite crystal lattice varies nonlinearly depending on the duration of mechanical activation and does not correlate with the degree of REM extraction and the degree of conversion of anhydrite to gypsum.

Наибольший эффект активирования проявляется при количестве энергии, запасенной ангидритом в виде энергии, соответствующем изменению поверхности областей когерентного рассеяния и микродеформаций, более 5,8 кДж/моль. Степень конверсии ангидрита в гипс за 6 часов перекристаллизации при этом составляет более 97%, а извлечение редкоземельных металлов (РЗМ) - более 95%. Снижение продолжительности перекристаллизации с 6 до 3 часов сопровождается снижением извлечения РЗМ в раствор до 62-77%. У неактивированного ангидрита в тех же условиях за 6 часов степень конверсии ангидрита в гипс составляет 13,5%, а извлечение РЗМ - 10,2%.The greatest activation effect is manifested when the amount of energy stored by anhydrite in the form of energy corresponding to a change in the surface of the regions of coherent scattering and microstrains is more than 5.8 kJ / mol. The degree of conversion of anhydrite to gypsum for 6 hours of recrystallization in this case is more than 97%, and the extraction of rare earth metals (REM) is more than 95%. A decrease in the duration of recrystallization from 6 to 3 hours is accompanied by a decrease in the extraction of rare-earth metals in solution to 62-77%. In unactivated anhydrite under the same conditions for 6 hours, the degree of conversion of anhydrite to gypsum is 13.5%, and the recovery of rare-earth metals is 10.2%.

Снижение суммарного количества энергии, запасенной в виде областей когерентного рассеивания и микродеформации, до 5,2 кДж/моль ангидрита при перекристаллизации в течение 6 часов сопровождается снижением извлечения РЗМ в раствор до 69%, степень конверсии ангидрита в гипс при этом составляет более 97%.A decrease in the total amount of energy stored in the form of coherent scattering and microdeformation regions to 5.2 kJ / mol of anhydrite upon recrystallization for 6 hours is accompanied by a decrease in the extraction of rare-earth metals into solution to 69%, and the degree of conversion of anhydrite to gypsum is more than 97%.

Снижение суммарного количества энергии, запасенной в виде областей когерентного рассеивания и микродеформации, до 3,3 кДж/моль ангидрита при перекристаллизации в течение 6 часов сопровождается снижением извлечения РЗМ в раствор до 23%, степень конверсии ангидрита в гипс при этом составляет более 97%.A decrease in the total amount of energy stored in the form of coherent scattering and microdeformation regions to 3.3 kJ / mol of anhydrite upon recrystallization for 6 hours is accompanied by a decrease in the extraction of rare-earth metals into solution to 23%, and the degree of conversion of anhydrite to gypsum is more than 97%.

При условии, что суммарное количество запасенной энергии составляет более 5,8 кДж/моль ангидрита, степень извлечения РЗМ в раствор составляет более 95% после 6 часов выщелачивания при нормальных условиях.Provided that the total amount of stored energy is more than 5.8 kJ / mol anhydrite, the degree of REM extraction into the solution is more than 95% after 6 hours of leaching under normal conditions.

Настоящее изобретение более подробно разъяснено ниже со ссылкой на примеры его осуществления, служащие исключительно для иллюстративных целей и никоим образом не ограничивающих объем настоящего изобретения, определяемого приложенной формулой изобретения.The present invention is explained in more detail below with reference to examples of its implementation, serving solely for illustrative purposes and in no way limiting the scope of the present invention defined by the attached claims.

Пример.Example.

Механической активации подвергали ангидрит, содержащий более 99% фракции крупностью менее 67,5 мкм следующего химического состава, в % масс.: 37,2 СаО; 55,73 SO3; 0,569 Ln2O3; 0,0364 MgO; 0,009 Al2O3; 0,0117 Fe2O3; 0,0049 TiO2; 2,13 SrO; 0,0016 MnO; 0,226 Na2O; 0,0096 K2O; 0,1264 P2O5; 0,0132 SiO2.Anhydrite containing more than 99% fraction with a particle size of less than 67.5 microns of the following chemical composition was subjected to mechanical activation, in mass%: 37.2 CaO; 55.73 SO 3 ; 0.569 Ln 2 O 3 ; 0.0364 MgO; 0.009 Al 2 O 3 ; 0.0117 Fe 2 O 3 ; 0.0049 TiO 2 ; 2.13 SrO; 0.0016 MnO; 0.226 Na 2 O; 0.0096 K 2 O; 0.1264 P 2 O 5 ; 0.0132 SiO 2 .

Активацию проводили в центробежной планетарной мельнице марки ЛАИР-0.015 с развиваемым ускорением 25 g, при соотношении массы мелющих тел и массы загруженного ангидрита 800:10, степени заполнения барабана мельницы шарами 60%.Activation was carried out in a LAIR-0.015 centrifugal planetary mill with a developed acceleration of 25 g, with a ratio of the mass of grinding media and the mass of the loaded anhydrite 800: 10, the degree of filling of the mill drum with balls of 60%.

Конкретные примеры выполнения представлены в Таблице.Specific examples of implementation are presented in the Table.

Обозначения в Таблице: τа - продолжительность механообработки (активации), τвыщ - продолжительность выщелачивания, Т:Ж - соотношение твердой и жидкой составляющих в пульпе при конверсии.Designations in the Table: τ а - duration of machining (activation), τ high - duration of leaching, Т: Ж - ratio of solid and liquid components in the pulp during conversion.

Elatt=9607,1 кДж/моль (определена методом Ферсмана. Ферсман А.Е. Избранные труды. Том IV. - М.: Изд-во АН СССР, 1958. - 588 с.)); Vmol=59,15 см3/моль, Esurf=0,724 Дж/м2 и EY=74,29 ГПа (определены по методике, изложенной в работе Зуев В.В., Аксенова Г.А., Мочалов Н.А. и др. Исследование величин удельных энергий кристаллических решеток минералов и неорганических кристаллов для оценки их свойств // Обогащение руд. 1999. №1-2. С. 48-53).E latt = 9607.1 kJ / mol (determined by the Fersman method. Fersman AE Selected works. Volume IV. - M .: Publishing House of the USSR Academy of Sciences, 1958. - 588 p.)); V mol = 59.15 cm 3 / mol, E surf = 0.724 J / m 2 and E Y = 74.29 GPa (determined by the method described in the work of Zuev V.V., Aksenova G.A., Mochalov N. A. et al. Investigation of the specific energies of the crystal lattices of minerals and inorganic crystals to evaluate their properties // Ore dressing. 1999. No. 1-2. P. 48-53).

Представленные данные показывают, что количество запасенной ангидритом энергии в виде областей когерентного рассеивания и микродеформаций коррелирует со степенью извлечения редкоземельных металлов и степенью конверсии ангидрита в гипс. При соблюдении условия механической активации до суммарного количества запасенной энергии, соответствующего изменению поверхности областей когерентного рассеяния и микродеформаций, более 5,8 кДж/моль, степень извлечения РЗМ в раствор составляет более 95% за 6 часов выщелачивания.The data presented show that the amount of energy stored by anhydrite in the form of regions of coherent scattering and microstrains correlates with the degree of extraction of rare earth metals and the degree of conversion of anhydrite to gypsum. Under the conditions of mechanical activation, up to the total amount of stored energy corresponding to a change in the surface of the regions of coherent scattering and microstrains, more than 5.8 kJ / mol, the degree of REM extraction into the solution is more than 95% after 6 hours of leaching.

Хотя настоящее изобретение описано в деталях выше, для специалиста в указанной области техники очевидно, что могут быть сделаны изменения и произведены эквивалентные замены, и такие изменения и замены не выходят за рамки настоящего изобретения, определяемые приложенной формулой изобретения.Although the present invention has been described in detail above, it will be apparent to those skilled in the art that changes can be made and equivalent replacements made, and such changes and replacements are not outside the scope of the present invention as defined by the appended claims.

Figure 00000003
Figure 00000003

Claims (13)

1. Способ извлечения редкоземельных металлов (РЗМ) из ангидрита с получением строительного гипса, включающий обработку ангидрита сильной кислотой с pKa<0 в присутствии растворимой соли кальция c перекристаллизацией ангидрита в гипс, при этом ангидрит предварительно подвергают механической активации до суммарного количества запасенной энергии, соответствующего изменению поверхности областей когерентного рассеяния и микродеформаций, более 5,8 кДж/моль.1. A method of extracting rare earth metals (REM) from anhydrite to produce gypsum, comprising treating anhydrite with a strong acid with pK a <0 in the presence of a soluble calcium salt with recrystallization of anhydrite into gypsum, the anhydrite being subjected to mechanical activation before the total amount of stored energy corresponding to a change in the surface of the regions of coherent scattering and microstrains, more than 5.8 kJ / mol. 2. Способ по п. 1, в котором концентрация указанной сильной кислоты составляет 0,2-8 M (в пересчете на Н+), а концентрация указанной растворимой соли кальция составляет 0,075-3,75 M (в пересчете на Са2+).2. The method according to p. 1, in which the concentration of the indicated strong acid is 0.2-8 M (in terms of H + ), and the concentration of the indicated soluble calcium salt is 0.075-3.75 M (in terms of Ca 2+ ) . 3. Способ по п. 1, в котором в качестве соли кальция используют нитрат или хлорид кальция или их смесь, а в качестве кислоты используют азотную или соляную кислоту или их смесь.3. The method according to claim 1, in which calcium nitrate or calcium chloride or a mixture thereof is used as a calcium salt, and nitric or hydrochloric acid or a mixture thereof is used as an acid. 4. Способ по п. 1, в котором в качестве сильной кислоты используют 5% (1,04 М) раствор азотной кислоты.4. The method of claim 1, wherein a 5% (1.04 M) nitric acid solution is used as the strong acid. 5. Способ по п. 1, в котором в качестве растворимой соли кальция используют 15% (1, 2 М) раствор нитрата кальция.5. The method of claim 1, wherein a 15% (1, 2 M) calcium nitrate solution is used as the soluble calcium salt. 6. Способ по п. 1, в котором механическую активацию осуществляют с использованием дезинтеграторов, планетарных центробежных и вибрационных мельниц промышленного типа.6. The method according to p. 1, in which the mechanical activation is carried out using disintegrators, planetary centrifugal and vibration mills of industrial type. 7. Способ по п. 1, в котором запасенное количество энергии, соответствующее изменению поверхности областей когерентного рассеивания и микродеформаций, определяют путем анализа степени структурных изменений отбираемых проб активируемого материала, либо прогнозируют путем проведения пробной механической активации при различных режимах.7. The method according to p. 1, in which the stored amount of energy corresponding to a change in the surface of the areas of coherent scattering and microstrains is determined by analyzing the degree of structural changes in the samples taken of the activated material, or they are predicted by carrying out trial mechanical activation under various conditions. 8. Способ по п. 1, в котором количество энергии, запасенной в виде поверхности областей когерентного рассеивания (ОКР), определяют по формуле:8. The method according to p. 1, in which the amount of energy stored in the form of a surface of areas of coherent dispersion (CSR) is determined by the formula:
Figure 00000004
Figure 00000004
где Esurf - поверхностная энергия соединения до активации, Vmol - мольный объем соединения, Di, D0 - размеры областей когерентного рассеивания соединения после механической активации и до нее соответственно, а количество энергии, запасенной в виде микродеформаций, оценивают по формуле:where E surf is the surface energy of the compound before activation, V mol is the molar volume of the compound, D i , D 0 are the sizes of the coherent dispersion regions of the compound after and before mechanical activation, respectively, and the amount of energy stored in the form of microstrains is estimated by the formula:
Figure 00000005
Figure 00000005
где ΕY - модуль Юнга соединения, εi, εo - среднеквадратичная микродеформация соединения после механической активации и до нее соответственно.where Ε Y is the Young's modulus of the compound, ε i , ε o is the mean square microdeformation of the compound after mechanical activation and before it, respectively. 9. Способ по п. 1, в котором обработку сильной кислотой при перекристаллизации в гипс подвергнутого механической активации ангидрита осуществляют в течение примерно 6 часов.9. The method according to p. 1, in which the treatment with strong acid during recrystallization in gypsum subjected to mechanical activation of anhydrite is carried out for about 6 hours.
RU2015137952A 2015-09-07 2015-09-07 Method of extracting rare-earth metals and producing gypsum plaster from anhydrite RU2607862C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015137952A RU2607862C1 (en) 2015-09-07 2015-09-07 Method of extracting rare-earth metals and producing gypsum plaster from anhydrite

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015137952A RU2607862C1 (en) 2015-09-07 2015-09-07 Method of extracting rare-earth metals and producing gypsum plaster from anhydrite

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2607862C1 true RU2607862C1 (en) 2017-01-20

Family

ID=58456056

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015137952A RU2607862C1 (en) 2015-09-07 2015-09-07 Method of extracting rare-earth metals and producing gypsum plaster from anhydrite

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2607862C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20230126633A1 (en) * 2020-01-08 2023-04-27 Thyssenkrupp Industrial Solutions Ag Integrated method for producing sulphur dioxide quality suitable for a sulphuric acid process from calcium sulphate/phosphogypsum from phosphoric acid production

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2037267A (en) * 1978-12-15 1980-07-09 Goldschmidt Ag Th Process for the manufacture of zirconium oxide from technical grade calcium zirconate
WO1988007191A1 (en) * 1987-03-12 1988-09-22 Albany Titanium, Inc. Process for the production of group ivb transition metal-alkali metal-fluoride salts and purification thereof
US5688477A (en) * 1994-01-31 1997-11-18 Atomic Energy Corporation Of South Africa Limited Process for reacting dissociated zircon with gaseous hydrogen fluoride
RU2386713C1 (en) * 2008-11-05 2010-04-20 Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (статус государственного учреждения) (Институт химии ДВО РАН) Zirconium-bearing raw material processing method
RU2506333C1 (en) * 2012-11-22 2014-02-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Method for opening loparite concentrates
RU2528576C1 (en) * 2013-03-05 2014-09-20 Открытое акционерное общество "Объединенная химическая компания "УРАЛХИМ" Method of extracting rare-earth metals and producing gypsum plaster from phosphogypsum hemihydrate
RU2528573C1 (en) * 2013-03-05 2014-09-20 Открытое акционерное общество "Объединенная химическая компания "УРАЛХИМ" Method of extracting rare-earth metals and producing gypsum plaster from phosphogypsum hemihydrate

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2037267A (en) * 1978-12-15 1980-07-09 Goldschmidt Ag Th Process for the manufacture of zirconium oxide from technical grade calcium zirconate
WO1988007191A1 (en) * 1987-03-12 1988-09-22 Albany Titanium, Inc. Process for the production of group ivb transition metal-alkali metal-fluoride salts and purification thereof
US5688477A (en) * 1994-01-31 1997-11-18 Atomic Energy Corporation Of South Africa Limited Process for reacting dissociated zircon with gaseous hydrogen fluoride
RU2386713C1 (en) * 2008-11-05 2010-04-20 Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (статус государственного учреждения) (Институт химии ДВО РАН) Zirconium-bearing raw material processing method
RU2506333C1 (en) * 2012-11-22 2014-02-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Method for opening loparite concentrates
RU2528576C1 (en) * 2013-03-05 2014-09-20 Открытое акционерное общество "Объединенная химическая компания "УРАЛХИМ" Method of extracting rare-earth metals and producing gypsum plaster from phosphogypsum hemihydrate
RU2528573C1 (en) * 2013-03-05 2014-09-20 Открытое акционерное общество "Объединенная химическая компания "УРАЛХИМ" Method of extracting rare-earth metals and producing gypsum plaster from phosphogypsum hemihydrate

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20230126633A1 (en) * 2020-01-08 2023-04-27 Thyssenkrupp Industrial Solutions Ag Integrated method for producing sulphur dioxide quality suitable for a sulphuric acid process from calcium sulphate/phosphogypsum from phosphoric acid production
US11845657B2 (en) * 2020-01-08 2023-12-19 Thyssenkrupp Industrial Solutions Ag Integrated method for producing sulphur dioxide quality suitable for a sulphuric acid process from calcium sulphate/phosphogypsum from phosphoric acid production

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2015330958B2 (en) Recovery process
AU2016200606B2 (en) A method for recovering phosphorus and rare earth from rare earth containing phosphorite
RU2528573C1 (en) Method of extracting rare-earth metals and producing gypsum plaster from phosphogypsum hemihydrate
PL155815B1 (en) Method of recovering lanthanides from phospogypsum wastes
BR112020024370B1 (en) PROCESS FOR RECOVERING LITHIUM PHOSPHATE AND LITHIUM SULPHATE FROM LITHIUM-CONTAINING SILICATES
CN102765734A (en) Method for preparing lithium salts from lithium extracted from spodumene
CN105293554B (en) A kind of method that utilization strontium slag prepares high-purity strontium hydroxide
CN104743560B (en) A kind of method for preparing silicon, aluminium series of products as raw material with gangue
RU2528576C1 (en) Method of extracting rare-earth metals and producing gypsum plaster from phosphogypsum hemihydrate
Liu et al. Controlling the formation of Na2ZrSiO5 in alkali fusion process for zirconium oxychloride production
US20230036470A1 (en) Cementitious material production from non-limestone material
Lee et al. Recovery of fluoride as perovskite-like minerals from industrial wastewater
RU2607862C1 (en) Method of extracting rare-earth metals and producing gypsum plaster from anhydrite
KR810000069B1 (en) Phosphate process
CN106629806A (en) Method for producing dihydrate gypsum from waste liquid in laterite nickel ore wet process
He et al. Deep removal of phosphate impurities in phosphogypsum by two-step crystal transformation for use as Portland cement retarder
AU2020332188A1 (en) A process for purifying graphitic material
CN104229815B (en) Method for preparing boric acid and sodium nitrate by treating ulexite or ascharite with nitric acid
Staněk et al. Formation of clinker containing lithium
AU2016101526A4 (en) Recovery Process
Bellefqih et al. Effect of HPO42− and brushite on gypsum reactivity and implications for utilization of phosphogypsum in plaster production
Jarosiński Properties of anhydrite cement obtained from apatite phosphogypsum
Antropova et al. A new method of obtaining potassium magnesium sulfate and magnesium aluminate spinel from synnyrite, a potassium-rich aluminosilicate raw material
CN102862997A (en) Method for removing magnesium and sulfate ion in salt lake brine of hexahydric salt-water system
US10988387B2 (en) Releasing impurities from a calcium-based mineral

Legal Events

Date Code Title Description
TK4A Correction to the publication in the bulletin (patent)

Free format text: AMENDMENT TO CHAPTER -FG4A- IN JOURNAL: 02-2017 FOR TAG: (45)