СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ФОСФОГИПСА Российский патент 2015 года по МПК C01F11/46 C01F17/00 C22B3/08 B01J39/00 

Изобретение относится к технологии комплексной переработки фосфогипса - фосфополугидрата (ФПГ), фосфодигидрата (ФДГ), образующегося при сернокислотном производстве минеральных удобрений из апатитового концентрата, и может быть использовано для получения концентрата редкоземельных элементов (РЗЭ), а также гипсового продукта, пригодного для производства строительных материалов и цемента.

При сернокислотной переработке хибинского апатитового концентрата на минеральные удобрения образуется отвальный фосфогипс, в котором содержится, мас.%: 0,4-0,6 РЗЭ и (3-15)·10^-4 тория. Относительно суммы РЗЭ содержание тория составляет 0,075-0,25 мас.%, то есть такой концентрат РЗЭ будет радиоактивным. При получении концентрата РЗЭ торий отделяют в виде радиоактивного осадка, в котором в пересчете на сухой продукт содержание тория может составлять ≥1 мас.%, что затрудняет организацию промышленной переработки фосфогипса.

Известен способ переработки фосфогипса (см. Локшин Э.П., Калинников В.Т., Тареева О.А. Извлечение редкоземельных элементов из промпродуктов и техногенных отходов переработки хибинского апатитового концентрата // Цветные металлы. 2012. №3. С.76-77), согласно которому фосфополугидрат или фосфодигидрат выщелачивают путем пропускания сернокислого раствора с концентрацией 1-5 мас.% через слой фосфогипса с переводом РЗЭ и примесных компонентов, в том числе фосфора, фтора и тория, в раствор выщелачивания и получением насыщенного сернокислым раствором слоя очищенного фосфогипса с пониженным содержанием примесных компонентов. Очищенный фосфогипс нейтрализуют кальцийсодержащим реагентом в виде карбоната кальция с получением гипсового продукта, а извлечение РЗЭ и примесных компонентов из раствора выщелачивания осуществляют сорбцией с использованием сульфоксидного катионита и образованием обедненного сернокислого раствора, который используют в обороте. После насыщения катионита осуществляют десорбцию из него РЗЭ и примесных компонентов путем обработки раствором соли аммония с получением десорбата. Осаждение РЗЭ и примесных компонентов из десорбата производят введением гидроксида или карбоната аммония с отделением гидроксидного или карбонатного осадка РЗЭ.

Данный способ является недостаточно эффективным, так как при его использовании получают редкоземельный концентрат с повышенной радиоактивностью.

Известен также принятый в качестве прототипа способ переработки фосфогипса (см. пат. 2507276 РФ, МПК C22B 3/08, 59/00 (2006.01), 2014), согласно которому осуществляют предварительную обработку свежеполученного фосфополугидрата водным раствором, содержащим не менее 4,9 г/л фтор-иона, в течение 6-8 часов при расходе раствора 0,37-0,41 л на 1 кг фосфополугидрата. В качестве источника фтор-иона используют фторид аммония или натрия, а также содержащиеся в фосфополугидрате кремнефториды, которые активизируют вводимым в водный раствор гидроксидом или карбонатом аммония в количестве 0,67 моль катиона аммония на 1 атом фтора. Затем ведут выщелачивание фосфополугидрата путем пропускания раствора серной кислоты через его слой с переводом РЗЭ и примесных компонентов, в том числе фосфора, фтора и тория в раствор выщелачивания и получением слоя фосфополугидрата с пониженным содержанием примесных компонентов, насыщенного сернокислым раствором. Выщелачивание ведут раствором серной кислоты с концентрацией 3-6 мас.% при Ж:Т не менее 2,5:1 с вытеснением и отделением содержащего фтор-ион водного раствора. После выщелачивания фосфополугидрата производят вытеснение водой остаточного количества раствора выщелачивания при объемном расходе воды, равном объему остаточного количества раствора выщелачивания, с получением промытого фосфополугидрата. Затем ведут нейтрализацию фосфополугидрата кальцийсодержащим реагентом с получением гипсового продукта. Извлечение РЗЭ и примесных компонентов, включая торий, из раствора выщелачивания производят сорбцией с использованием сульфоксидного катеонита и образованием обедненного сернокислого раствора, который используют в обороте. Десорбцию катионов из насыщенного катионита осуществляют путем его обработки раствором сульфата аммония с получением десорбата, содержащего РЗЭ и торий. Затем в десорбат вводят аммонийсодержащий осадитель в две стадии, при этом на первой стадии до обеспечения рН 4,5-5,0 с осаждением и отделением торийсодержащего осадка, а на второй стадии - до обеспечения рН не менее 7 с осаждением и отделением концентрата РЗЭ.

Известный способ обеспечивает получение нерадиоактивного редкоземельного концентрата, однако при этом образуется радиоактивный ториевый осадок, требующий специальных условий работы и захоронения, что снижает эффективность способа и затрудняет его практическую реализацию. Несмотря на то, что в фосфодигидрате содержание тория меньше, чем в фосфополугидрате, при его переработке указанный недостаток сохраняется.

Настоящее изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в повышении эффективности способа за счет исключения образования радиоактивного ториевого осадка при обеспечении высокого качества получаемого гипсового продукта и высокой степени извлечения РЗЭ в нерадиоактивный редкоземельный концентрат.

Технический результат достигается тем, что в способе переработки фосфогипса, включающем его предварительную водную обработку, выщелачивание фосфогипса путем пропускания раствора серной кислоты с концентрацией 3-6 мас.% через его слой с вытеснением и отделением водного раствора и переводом РЗЭ и примесных компонентов, в том числе тория, в раствор выщелачивания, остаточное количество которого вытесненяют из фосфогипса водой, нейтрализацию промытого фосфогипса с получением гипсового продукта, извлечение РЗЭ и тория из раствора выщелачивания сорбцией с использованием сульфоксидного катионита и образованием обедненного по РЗЭ и торию сернокислого раствора, который используют в обороте, десорбцию РЗЭ и тория из насыщенного катионита с получением десорбата, при этом десорбцию РЗЭ ведут путем обработки катионита раствором соли аммония с последующим осаждением РЗЭ из десорбата аммонийсодержащим осадителем и отделением осадка РЗЭ, согласно изобретению, выщелачивание фосфогипса раствором серной кислоты ведут при Ж:Т не менее 1,4:1, а десорбцию РЗЭ и тория из насыщенного катионита осуществляют последовательно - вначале тория путем обработки катионита сернокислым раствором с концентрацией 3-6 мас.% с получением торийсодержащего десорбата, а затем РЗЭ с получением десорбата, содержащего РЗЭ.

Достижению технического результата способствует то, что в качестве фосфогипса используют фосфодигидрат или лежалый фосфополугидрат, при этом их предварительную обработку ведут водой.

Достижению технического результата способствует также то, что в качестве фосфогипса используют свежеполученный фосфополугидрат, при этом его предварительную обработку ведут водным фторсодержащим раствором.

Достижению технического результата способствует также и то, что отношение объема используемого для десорбции тория сернокислого раствора к объему сорбента составляет не менее 5:1.

Достижению технического результата способствует и то, что торийсодержащий десорбат используют в обороте при выщелачивании фосфогипса.

Сущность заявленного способа заключается в следующем. При выщелачивании фосфогипса 3-6 мас.% серной кислотой в раствор переходят как РЗЭ, так и значительная часть тория, которые сорбируются сульфокатионитом. Проведенные нами эксперименты показали, что эффективность сорбции из сульфатных растворов с указанной выше концентрацией кислоты снижается следующим образом: РЗЭ цериевой группы > РЗЭ иттриевой группы >Na>Са>Al>Th>Mg>Ti>U>Fe. Это позволяет избирательно десорбировать из сульфокатионита сернокислым раствором значительную часть радионуклидов тория, а также другие примеси, в частности алюминия, железа, титана.

Получающийся сернокислый торийсодержащий десорбат содержит радионуклиды тория в настолько низких концентрациях (в 10 и более раз меньше регламентируемых нормами радиационной безопасности), что работа с ним в производственных условиях может проводиться без каких-либо ограничений (см. Нормы радиационной безопасности (НРБ-99/2009): СанПиН 2.6.1.2523-09: утв. Пост. Гл. гос. санитарного врача РФ 07.07.09: введ. в действие 01.09.09). Остаточное содержание радионуклидов в сульфоксидном катионите мало, что позволяет получать нерадиоактивный редкоземельный концентрат после обработки катионита раствором соли аммония и осаждения РЗЭ аммонийсодержащим осадителем.

Существенные признаки заявленного изобретения, определяющие объем правовой охраны и достаточные для получения вышеуказанного технического результата, выполняют функции и соотносятся с результатом следующим образом.

Проведение выщелачивания фосфогипса раствором серной кислоты при Ж:Т - не менее 1,4:1 обеспечивает достижение экономически целесообразного извлечения РЗЭ в раствор выщелачивания при обеспечении содержания в нем не менее 1 г/л оксидов РЗЭ. Выщелачивание фосфогипса при Ж:Т менее 1,4:1 снижает извлечение РЗЭ в раствор.

Последовательное проведение десорбции РЗЭ и тория из насыщенного катионита - вначале тория с получением торийсодержащего десорбата, а затем РЗЭ с получением десорбата, содержащего РЗЭ, позволяет отделить основную часть тория от РЗЭ на стадии десорбции с переводом тория в сернокислый раствор, эффективная удельная радиоактивность которого А_эфф≤0,740 КБк/кг. Работа с таким раствором может проводиться без каких-либо санитарных ограничений.

Десорбция тория сернокислым раствором с концентрацией 3-6 мас.% обеспечивает перевод основной части содержащегося в сорбенте тория в торийсодержащий десорбат при незначительном переходе в него РЗЭ. При этом из сорбента в торийсодержащий десорбат переходит также часть катионов алюминия, железа, титана, что повышает качество получаемого в дальнейшем концентрата РЗЭ.

При снижении концентрации серной кислоты менее 3 мас.% затрудняется десорбция тория. Чтобы минимизировать потери РЗЭ при десорбции тория сернокислым раствором, ее следует проводить сернокислым раствором с концентрацией, не более той, которая была использована при выщелачивании фосфогипса, так что повышение концентрации более 6 мас.% увеличивает потери РЗЭ с торийсодержащим десорбатом.

Совокупность вышеуказанных признаков необходима и достаточна для достижения технического результата изобретения, заключающегося в исключении образования радиоактивного ториевого осадка при обеспечении высокого качества получаемого гипсового продукта и высокой степени извлечения РЗЭ в нерадиоактивный редкоземельный концентрат, что повышает эффективность способа.

В частных случаях осуществления изобретения предпочтительны следующие операции и режимные параметры.

Использование в качестве фосфогипса фосфодигидрата или фосфополугидрата позволяет расширить сырьевую базу способа. Фосфополугидрат или фосфодигидрат могут использоваться как свежеполученные, так и лежалые.

Предварительная обработка фосфодигидрата или лежалого фосфополугидрата водой позволяет снизить переход в раствор выщелачивания фосфора и фтора.

Предварительная обработка свежеполученного фосфополугидрата водным фторсодержащим раствором обеспечивает, наряду со снижением перехода фосфора и фтора в раствор выщелачивания, ускоренный перевод РЗЭ в форму, легкорастворимую в серной кислоте.

Отношение объема используемого для десорбции тория сернокислого раствора к объему сорбента не менее 5:1 обусловлено необходимостью обеспечения степени десорбции тория, достаточной для получения в дальнейшем нерадиоактивного концентрата РЗЭ с А_эфф≤0,740 КБк/кг как из фосфодигидрата, так и фосфополугидрата. При отношении объема сернокислого раствора к объему сорбента менее 5:1 не обеспечивается получение концентрата РЗЭ с А_эфф≤0,740 КБк/кг, особенно, при переработке фосфополугидрата.

Незначительная концентрация тория в торийсодержащем десорбате позволяет использовать последний в обороте при выщелачивании фосфогипса и тем самым снизить расход реагентов на переработку фосфогипса.

Вышеуказанные частные признаки изобретения позволяют осуществить способ в оптимальном режиме с точки зрения исключения образования радиоактивного ториевого осадка при обеспечении высокого качества получаемого гипсового продукта и высокой степени извлечения РЗЭ в нерадиоактивный редкоземельный концентрат.

Сущность заявляемого способа может быть пояснена следующими примерами.

Пример 1. 3,6 кг лежалого фосфодигидрата, содержащего, мас.%: ΣTr₂O₃ - 0,41, P₂O₅ - 0,87, F - 0,25, ThO₂ - 0,0003 и Na₂O - 0,41 и сформированного в виде слоя, пропитывают водой при Ж:Т=0,45:1. Затем проводят выщелачивание фосфодигидрата путем пропускания через его слой раствора серной кислоты объемом 5,04 л с концентрацией 4 мас.% (Ж:Т=1,4:1) с вытеснением и отделением 1,62 л водного раствора, содержащего, г/л: P₂O₅ - 9,94, ΣTr₂O₃ - 0,001, Na₂O - 6,4, ThO₂ - 1,3·10^-3, H₂SO₄ - 1,0, F - 4,56 и переводом РЗЭ и примесных компонентов, в том числе тория, в раствор выщелачивания. После этого производят вытеснение из слоя водой остаточного количества раствора выщелачивания при объемном расходе воды 1,62 л с получением отмытого фосфодигидрата. Раствор выщелачивания в количестве 5,04 л с концентрацией, г/л: H₂SO₄ - 37,5, P₂O₅ - 0,38, ΣTr₂O₃ - 1,55, Na₂O - 0,065, ThO₂ - 1,84·10^-3 и F - 0,52 направляют на сорбционное извлечение РЗЭ. Извлечение РЗЭ в раствор выщелачивания составило 53%, тория - 86%.

Отмытый фосфодигидрат содержит в пересчете на CaSO₄, мас.%: P₂O₅ - 0,33, в том числе водорастворимый - менее 0,01, F - не обнаружен, ThO₂ - 4,2·10^-5, водорастворимый Na₂O - менее 0,001, свободную H₂SO₄ - не более 0,05. Содержание примесей фосфора, фтора, водорастворимого натрия и радионуклидов в отмытом фосфодигидрате - ниже регламентируемых для производства гипсовых строительных материалов и цемента. Отмытый фосфодигидрат нейтрализуют до рН 7 кальцийсодержащим реагентом в виде гашеной извести Са(OH)₂ при ее расходе 2,2 г на 1 кг фосфодигидрата. После термоообработки при температуре 200°C получают гипс марки Г5 (ГОСТ 125-79).

Извлечение РЗЭ из раствора выщелачивания осуществляют с использованием сульфоксидного катионита КУ-2-8чС с получением 5,04 л обедненного по РЗЭ и торию сернокислого раствора, содержащего, г/л: P₂O₅ - 0,38, ΣTr₂O₃ не более 0,001, Na₂O - 0,038, ThO₂ - 2,2·10^-4 и F - 0,52, который доукрепляют серной кислотой до 4 мас.% и направляют на выщелачивание. Степень сорбции РЗЭ составила 99,92%, ThO₂ 87,9%. Содержание тория в сорбенте - 1·10^-3 мас.%, то есть сорбент не радиоактивен. Затем осуществляют десорбцию тория из насыщенного катионита сернокислым раствором с концентрацией 4 мас.% при отношении объема сернокислого раствора к объему сорбента 5:1 с получением торийсодержащего десорбата. Степень десорбции тория составила 79%, при этом потери РЗЭ - 0,29%. Содержание тория в растворе - 2,15·10^-4 мас.%, то есть раствор не радиоактивен. После этого осуществляют десорбцию РЗЭ путем обработки насыщенного сульфокатионита 2,5 л раствора нитрата аммония NH₄NO₃ с концентрацией 340 г/л. Степень десорбции РЗЭ составила 99,3%.

В полученный в количестве 2,48 л десорбат РЗЭ вводят аммонийсодержащий осадитель в виде смеси газообразного аммиака и диоксида углерода (объемное отношение 2:1) до обеспечения рН 7,5 с образованием и отделением осадка концентрата РЗЭ. Извлечение РЗЭ из десорбата в карбонатный концентрат, содержащий в пересчете на сумму безводных оксидов не менее 60 мас.% суммы оксидов РЗЭ, составило 99,4%. Извлечение РЗЭ из фосфодигидрата в карбонатный концентрат равно 52,1%. Содержание ThO₂ относительно суммы оксидов РЗЭ составило 0,021 мас.%, что соответствует удельной эффективной радиоактивности А_эфф - 676 Бк/кг, то есть карбонатный концентрат РЗЭ относится к I классу материалов (А_эфф≤740 Бк/кг), обращение с которыми в производственных условиях осуществляется без каких-либо ограничений.

Аналогичные результаты были получены при переработке такого же количества свежеполученного фосфодигидрата.

Пример 2. 3,5 кг лежалого фосфополугидрата, содержащего, мас.%: ΣTr₂O₃ - 0,572, P₂O₅ - 1,10, F - 0,34, ThO₂ - 0,0012 и Na₂O - 0,256 и сформированного в виде слоя, пропитывают водой при Ж:Т=0,45:1. Затем проводят выщелачивание фосфополудрата путем пропускания через его слой раствора серной кислоты объемом 10,55 л с концентрацией 3 мас.% (Ж:Т=3,01:1) с вытеснением и отделением 1,4 л водного раствора, содержащего, г/л: P₂O₅ - 7,38, ΣTr₂O₃ - 0,069, Na₂O - 3,73, ThO₂ - 11,1·10^-3, H₂SO₄ - 0, F - 1,46 и переводом РЗЭ и примесных компонентов, в том числе тория, в раствор выщелачивания. После этого производят вытеснение из слоя водой остаточного количества раствора выщелачивания при объемном расходе воды 1,4 л с получением отмытого фосфополудрата. Раствор выщелачивания в количестве 10,55 л с концентрацией, г/л: H₂SO₄ - 30,0, P₂O₅ - 1,28, ΣTr₂O₃ - 1,479, Na₂O - 0,187, ThO₂ - 2,8·10^-3 и F - 0,85 направляют на сорбционное извлечение РЗЭ. Извлечение РЗЭ в раствор выщелачивания составило 78,0%, тория 79,4%.

Отмытый фосфополугидрат содержит в пересчете на CaSO₄, мас.%: P₂O₅ - 0,50, в том числе водорастворимый менее 0,01, F - не обнаружен, ThO₂ - 3,53·10^-4, водорастворимый Na₂O - менее 0,001, свободную H₂SO₄ не более 0,05. Содержание примесей фосфора, фтора, водорастворимого натрия и радионуклидов в отмытом фосфополугидрате - ниже регламентируемых для производства гипсовых строительных материалов и цемента. Отмытый фосфополугидрат нейтрализуют до рН 6 кальцийсодержащим реагентом в виде гашеной извести Са(OH)₂ с ее расходом 2,1 г на 1 кг фосфополугидрата. После термоообработки при температуре 200°C получают гипс марки Г5 (ГОСТ 125-79).

Извлечение РЗЭ из раствора выщелачивания осуществляют с использованием сульфоксидного катионита КУ-2-8чС с получением 10,55 л обедненного по РЗЭ и торию сернокислого раствора, содержащего, г/л: P₂O₅ - 1,28, ΣTr₂O₃ 0,001, Na₂O - 0,114, ThO₂ - 1,29·10^-3 и F - 0,52, который доукрепляют серной кислотой до 3 мас.% и направляют на выщелачивание. Степень сорбции РЗЭ составила 99,93%, ThO₂ 54,0%. Содержание тория в сорбенте 0,0037 мас.%, то есть сорбент не радиоактивен. Затем осуществляют десорбцию тория из насыщенного катионита сернокислым раствором с концентрацией 3 мас.% при отношении объема сернокислого раствора к объему сорбента 6:1 с получением торийсодержащего десорбата, который отделяют от сорбента. Степень десорбции тория составила 77,7%, при этом потери РЗЭ - 0,30%. Содержание тория в растворе 2,1·10^-3 мас.%, то есть раствор не радиоактивен. После этого осуществляют десорбцию РЗЭ путем обработки насыщенного сульфокатионита 2,5 л раствором нитрата аммония NH₄NO₃ с концентрацией 375 г/л. Степень десорбции РЗЭ составила 99,1%.

В полученный в количестве 2,48 л десорбат РЗЭ вводят аммонийсодержащий осадитель в виде смеси газообразного аммиака и диоксида углерода (объемное отношение 2:1) до обеспечения рН 7,45 с осаждением и отделением карбонатного концентрата РЗЭ. Извлечение РЗЭ из десорбата в карбонатный концентрат, содержащий в пересчете на сумму безводных оксидов не менее 60 мас.% суммы оксидов РЗЭ, составило 99,6%. Извлечение РЗЭ из фосфополугидрата в карбонатный концентрат равно 76,7%. Содержание ThO₂ относительно суммы оксидов РЗЭ составило около 0,018 мас.%, что соответствует удельной эффективной радиоактивности А_эфф 580 Бк/кг, то есть карбонатный концентрат РЗЭ относится к I классу материалов (А_эфф≤740 Бк/кг), обращение с которыми в производственных условиях осуществляется без каких-либо ограничений.

Пример 3. 3,6 кг свежеполученного фосфополугидрата, содержащего, мас.%: ΣTr₂O₃ - 0,574, P₂O₅ - 1,31, F - 0,30, ThO₂ - 0,0015 и Na₂O - 0,26 и сформированного в виде слоя, обрабатывают в течение 8 часов 1,476 л водного раствора (при Ж:Т=0,41:1) (0,41 л на 1 кг фосфополугидрата), содержащего 10,3 г/л фторида аммония NH₄F (5,3 г/л фтор-иона). Затем проводят выщелачивание фосфополугидрата путем пропускания через его слой раствора серной кислоты объемом 12,6 л с концентрацией 6 мас.% (Ж:Т=3,5:1) с вытеснением и отделением 1,47 л фторсодержащего водного раствора, содержащего, г/л: P₂O₅ - 5,31, ΣTr₂O₃ - 0,076, Na₂O - 2,68, ThO₂ - 8·10^-6, H₂SO₄ - 0, F - 5,65 и переводом РЗЭ и примесных компонентов, в том числе тория, в раствор выщелачивания. После этого производят вытеснение из слоя водой остаточного количества раствора выщелачивания, при объемном расходе воды 1,476 л с получением отмытого фосфополугидрата. Раствор выщелачивания в количестве 12,6 л с концентрацией, г/л: H₂SO4 - 53, P₂O₅ - 2,16, ΣTr₂O₃ - 1,304, Na₂O - 0,156, ThO₂ 3,02·10^-3 и F - 1,09 направляют на сорбционное извлечение РЗЭ. Извлечение РЗЭ в раствор выщелачивания составило 79,5%, тория 70,6%.

Отмытый фосфополугидрат содержит в пересчете на CaSO₄, мас.%: P₂O₅ - 0,38, в том числе водорастворимый менее 0,01, F - не обнаружен, ThO₂ - 4,41·10^-4, водорастворимый Na₂O - менее 0,001, свободную H₂SO₄ не более 0,06. Содержание примесей фосфора, фтора, водорастворимого натрия и радионуклидов в отмытом фосфополугидрате - ниже регламентируемых для производства гипсовых строительных материалов и цемента. Отмытый фосфополугидрат нейтрализуют до рН 8 кальцийсодержащим реагентом в виде гашеной извести Са(OH)₂ с ее расходом 2,3 г на 1 кг фосфополугидрата. После термоообработки при температуре 200°C получают гипс марки Г4 (ГОСТ 125-79).

Извлечение РЗЭ из раствора выщелачивания осуществляют с использованием сульфоксидного катионита КУ-2-8чС с получением 12,6 л обедненного по РЗЭ и торию сернокислого раствора, содержащего, г/л: P₂O₅ - 2,16, ΣTr₂O₃ - 0,001, Na₂O - 0,104, ThO₂ - 3,2·10^-4 и F - 0,52, который доукрепляют серной кислотой до 6 мас.% и направляют на выщелачивание. Степень сорбции РЗЭ составила 99,92%, ThO₂ 85%. Содержание тория в сорбенте 0,0042 мас.%, то есть сорбент нерадиоактивен. Затем осуществляют десорбцию тория из насыщенного катионита сернокислым раствором с концентрацией 6 мас.% при отношении объема сернокислого раствора к объему сорбента 6:1 с получением торийсодержащего десорбата, который отделяют от сорбента. Степень десорбции тория составила 90%, при этом потери РЗЭ - 0,38%. Содержание тория в растворе 6,5·10^-4 мас.%, то есть раствор не радиоактивен и его используют при выщелачивании фосфогипса. После этого осуществляют десорбцию РЗЭ путем обработки насыщенного сульфокатионита 2,5 л раствором нитрата аммония NH₄NO₃ с концентрацией 380 г/л. Степень десорбции РЗЭ составила 99,2%. В полученный в количестве 2,48 л десорбат РЗЭ вводят аммонийсодержащий осадитель в виде смеси газообразного аммиака и диоксида углерода (объемное отношение 2:1) до обеспечения рН 7,5 с осаждением и отделением карбонатного концентрата РЗЭ. Извлечение РЗЭ из десорбата в карбонатный концентрат, содержащий в пересчете на сумму безводных оксидов не менее 60 мас.% суммы оксидов РЗЭ, составило 99,5%. Извлечение РЗЭ из фосфополугидрата в карбонатный концентрат равно 78,11%. Содержание ThO₂ относительно суммы оксидов РЗЭ составило около 0,02 мас.%, что соответствует удельной эффективной радиоактивности А_эфф 644 Бк/кг, то есть карбонатный концентрат РЗЭ относится к I классу материалов (А_эфф≤740 Бк/кг), обращение с которыми в производственных условиях осуществляется без каких-либо ограничений.

Из приведенных Примеров 1-3 видно, что заявляемый способ позволяет эффективно перерабатывать фосфодигидрат и фосфополугидрат с получением нерадиоактивного редкоземельного концентрата и качественного гипсового продукта при исключении образования радиоактивного ториевого осадка. Получающиеся при этом промежуточные твердые и жидкие материалы по содержанию природных радионуклидов так же, как и карбонатный концентрат РЗЭ, относятся к I классу материалов, что упрощает реализацию способа. Извлечение РЗЭ из фосфогипса в нерадиоактивный карбонатный концентрат достигает 78,11%.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности для комплексной переработки фосфогипса - фосфополугидрата или фосфодигидрата. Способ переработки фосфогипса включает его предварительную водную обработку. Затем фосфогипс выщелачивают путем пропускания раствора серной кислоты с концентрацией 3-6 мас.% через его слой с вытеснением и отделением водного раствора и переводом РЗЭ и примесных компонентов, в том числе тория, в раствор выщелачивания. Далее проводят нейтрализацию промытого фосфогипса с получением гипсового продукта. РЗЭ и торий извлекают из раствора выщелачивания сорбцией с использованием сульфоксидного катионита и образованием обедненного по РЗЭ и торию сернокислого раствора, который используют в обороте. После этого проводят десорбцию РЗЭ и тория из насыщенного катионита с получением десорбата. При этом десорбцию РЗЭ ведут путем обработки катионита раствором соли аммония с последующим осаждением РЗЭ из десорбата аммонийсодержащим осадителем и отделением осадка РЗЭ. Выщелачивание фосфогипса раствором серной кислоты ведут при Ж:Т не менее 1,4:1. Десорбцию РЗЭ и тория из насыщенного катионита осуществляют последовательно: вначале тория путем обработки катионита сернокислым раствором с концентрацией 3-6 мас.% с получением торийсодержащего десорбата, а затем РЗЭ с получением десорбата, содержащего РЗЭ. Изобретение позволяет исключить образование радиоактивного ториевого осадка при обеспечении высокого качества гипсового продукта, повысить степень извлечения РЗЭ в нерадиоактивный редкоземельный концентрат. 4 з.п. ф-лы, 3 пр.

.1. Способ переработки фосфогипса, включающий его предварительную водную обработку, выщелачивание фосфогипса путем пропускания раствора серной кислоты с концентрацией 3-6 мас.% через его слой с вытеснением и отделением водного раствора и переводом РЗЭ и примесных компонентов, в том числе тория, в раствор выщелачивания, остаточное количество которого вытесняют из фосфогипса водой, нейтрализацию промытого фосфогипса с получением гипсового продукта, извлечение РЗЭ и тория из раствора выщелачивания сорбцией с использованием сульфоксидного катионита и образованием обедненного по РЗЭ и торию сернокислого раствора, который используют в обороте, десорбцию РЗЭ и тория из насыщенного катионита с получением десорбата, при этом десорбцию РЗЭ ведут путем обработки катионита раствором соли аммония с последующим осаждением РЗЭ из десорбата аммонийсодержащим осадителем и отделением осадка РЗЭ, отличающийся тем, что выщелачивание фосфогипса раствором серной кислоты ведут при Ж:Т не менее 1,4:1, а десорбцию РЗЭ и тория из насыщенного катионита осуществляют последовательно - вначале тория путем обработки катионита сернокислым раствором с концентрацией 3-6 мас.% с получением торийсодержащего десорбата, а затем РЗЭ с получением десорбата, содержащего РЗЭ.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве фосфогипса используют фосфодигидрат или лежалый фосфополугидрат, при этом их предварительную обработку ведут водой.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве фосфогипса используют свежеполученный фосфополугидрат, при этом его предварительную обработку ведут водным фторсодержащим раствором.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что отношение объема используемого для десорбции тория сернокислого раствора к объему сорбента составляет не менее 5:1.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что торийсодержащий десорбат используют в обороте при выщелачивании фосфогипса.