Способ переработки фторидного редкоземельного концентрата Российский патент 2019 года по МПК C22B59/00 C22B3/06 C22B3/24 

Изобретение относится к способам переработки фторсодержащих концентратов редкоземельных элементов (РЗЭ), преимущественно бастнезитового концентрата, и может быть использовано в химической промышленности.

Бастнезитовый концентрат является одним из крупнейших сырьевых источников редкоземельных элементов, в котором редкоземельные элементы содержатся в виде фторкарбонатов. Существующие способы переработки бастнезитового концентрата основаны на его разложении минеральными кислотами. При этом имеет место большой расход кислотных и щелочных реагентов, значительный объем кислых растворов, требующих утилизации, многостадийность разложения бастнезитового концентрата, необходимость улавливания соединений фтора.

Известен способ переработки фторидного редкоземельного концентрата (см. пат. 262845 ГДР, МКИ⁴ C01F 17/00, С22В 59/00, 1988), включающий смешение бастнезитового концентрата с концентрированной серной кислотой, взятой в количестве 100-150% от стехиометрически необходимого для образования сульфатов редкоземельных элементов (96 мас. % H₂SO₄ 0,6-0,66 т на 1 т концентрата). Смесь нагревают до 95-100°C с получением сухих гранул. Полученные гранулы подвергают термообработке при температуре 200-300°C в течение 0,5-3 часов с переводом в газовую фазу углекислого газа и соединений фтора (SiF₄, HF), растворение в воде сульфатов редкоземельных элементов и осаждение РЗЭ из раствора в виде оксалатов или двойных сульфатов с натрием или калием. Затем двойные сульфаты РЗЭ конвертируют в гидроксиды путем обработки раствором гидроксида или карбоната натрия. Извлечение РЗЭ в гидроксидный продукт составляет 88,8-93,9%. Способ позволяет отогнать 89,9-91,3% имеющегося в концентрате фтора.

К недостаткам способа следует отнести большой расход реагентов, таких как серная кислота, гидроксид или карбонат натрия, необходимость утилизации большого количества сернокислого раствора, содержащего сульфаты примесных элементов и часть тория, и наличие соединений фтора в газовой фазе, что снижает экологичность способа, а также повышенный расход энергии из-за высокой температуры ведения процесса.

Известен также способ переработки фторидного редкоземельного концентрата, принятый в качестве прототипа (см. пат. 2630989 РФ, МПК С22В 59/00, 3/06, 3/24 (2006.01), 2017), включающий обработку иттрофлюоритового концентрата фтористоводородной кислотой концентрацией 5-10 г/л при температуре 60-80°C в течение 4-8 часов в присутствии сульфоксидного катионита с переводом редкоземельных элементов, кальция и тория в сульфоксидный катионит, а фтора - в кислый раствор. Сульфокатионит берут в количестве 265-300% от стехиометрически необходимого для сорбции содержащихся в концентрате катионов металлов. Затем сульфокатионит отделяют от кислого раствора и регенерируют раствором нитрата аммония с получением десорбата, который подвергают ступенчатой нейтрализации аммонийным соединением с последовательным осаждением и отделением тория, редкоземельного концентрата и кальцийсодержащего осадка. Способ обеспечивает извлечение РЗЭ в карбонатный концентрат до 90,4%, а также высокую степень очистки от фтора и тория.

Известный способ применим для переработки иттрофлюоритового концентрата, содержащего негидратированные, химически устойчивые фториды, но он недостаточно эффективен при переработке карбонатно-фторидного сырья, такого, как бастнезит. Используемая в способе фтористоводородная кислота является дорогостоящей, дефицитной и экологически опасной.

Настоящее изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в расширении области использования способа за счет переработки бастнезитового концентрата с применением более доступных и дешевых реагентов при обеспечении высокой степени извлечения РЗЭ в нерадиоактивный концентрат. Технический результат заключается также в повышении экологичности способа.

Технический результат достигается тем, что в способе переработки фторидного редкоземельного концентрата, включающем кислотную обработку концентрата при повышенной температуре в присутствии сульфоксидного катионита с переводом редкоземельных элементов, кальция и тория в сульфоксидный катионит, а фтора - в кислый раствор, отделение сульфоксидного катионита от кислого раствора и его регенерацию с получением десорбата, который подвергают ступенчатой нейтрализации щелочным соединением с последовательным осаждением и отделением тория, редкоземельного концентрата и кальцийсодержащего осадка, согласно изобретению, в качестве фторидного редкоземельного концентрата используют бастнезитовый концентрат, обработку концентрата ведут низкоконцентрированной минеральной кислотой до достижения концентрации оксидов РЗЭ в сульфоксидном катионите не менее 40 г/л, при этом кислый раствор используют в обороте для кислотной обработки концентрата до достижения в нем концентрации фтора 10-15 г/л.

Технический результат достигается также тем, что в качестве минеральной кислоты используют 1,5-2,5 мас. % серную или 1,5-2,5 мас. % азотную, или 1-1,5 мас. % хлористоводородную кислоту.

Сущность заявленного способа заключается в следующем. Экспериментально установлено, что фторкарбонаты редкоземельных элементов, в частности бастнезит, растворяются при комнатной температуре в низкоконцентрированных растворах минеральных кислот: 1,5-2,5 мас. % серной, 1,5-2,5 мас. % азотной, 1-1,5 мас. % хлористоводородной. Растворимость невелика, но введенный в пульпу сильнокислотный сульфокатионит поглощает из кислого раствора переходящие из бастнезита катионы редкоземельных и примесных элементов, при этом растворение бастнезита продолжается. Поскольку взаимодействие с низкоконцентрированным кислотным раствором проходит относительно медленно, выделяющийся при этом углекислый газ не вызывает пенообразования. Повышение температуры ускоряет процесс разложения бастнезитового концентрата.

Фтор, содержащийся в бастнезите, переходит в кислый раствор преимущественно в виде фтористоводородной кислоты HF. Накопление фтора в кислом растворе снижает скорость разложения бастнезитового концентрата. Экспериментально установлено, что допустимая концентрация фтора в растворе не более 10-15 г/л. Это позволяет многократно использовать один и тот же кислый раствор для разложения новых порций бастнезитового концентрата.

Насыщенный сульфоксидный катионит отделяют от кислого раствора и регенерируют аналогично тому, как описано в прототипе, с получением десорбата, который подвергают ступенчатой нейтрализации щелочным соединением с последовательным осаждением и отделением тория, редкоземельного концентрата и кальцийсодержащего осадка.

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

Использование бастнезитового концентрата в качестве фторидного редкоземельного концентрата позволяет расширить область использования способа для получения нерадиоактивного карбонатного концентрата РЗЭ.

Проведение обработки концентрата низкоконцентрированной минеральной кислотой обеспечивает концентрацию в растворе свободных ионов водорода 0,23-0,4 моль/л, при которой достигается приемлемая для практики скорость разложения бастнезита при высокой эффективности сорбции РЗЭ, кальция и тория сульфокатионитом. Увеличение концентрации кислоты снижает коэффициенты распределения катионов при сорбции, приводя к снижению концентрации оксидов РЗЭ, кальция и тория в сульфоксидном катионите, увеличивая расход катионита и затрудняя последующую десорбцию РЗЭ.

Проведение обработки до достижения концентрации оксидов РЗЭ в сульфоксидном катионите не менее 40 г/л обеспечивает пониженный расход катионита и упрощает последующую десорбцию.

Использование кислого раствора в обороте для кислотной обработки концентрата до достижения в нем концентрации фтора 10-15 г/л позволяет многократно использовать раствор в обороте для разложения бастнезитового концентрата, обеспечивая снижение расхода кислоты и количества требующих утилизации жидких отходов. При повышении концентрации фтора более 15 г/л степень разложения бастнезитового концентрата снижается.

Кислый раствор с концентрацией фтора 10-15 г/л может быть обработан карбонатом кальция, взятом в количестве, стехиометрически необходимом для образования фторида кальция, что приводит к его выпадению в осадок. После этого раствор пригоден для использования в обороте. Осажденный фторид кальция может быть использован для получения товарных соединений фтора известными методами.

Совокупность вышеуказанных признаков необходима и достаточна для достижения технического результата изобретения, заключающегося в расширении области использования способа с применением более доступных и дешевых реагентов при обеспечении высокой степени извлечения РЗЭ в нерадиоактивный концентрат, а также повышении экологичности способа.

В частных случаях осуществления изобретения предпочтительно использовать в качестве минеральной кислоты 1,5-2,5 мас. % серную или 1,5-2,5 мас. % азотную, или 1-1,5 мас. % хлористоводородную кислоту. Это обеспечивает высокую скорость разложения бастнезита при высокой эффективности сорбции РЗЭ, кальция и тория сульфокатионитом. Уменьшение концентрации кислот в растворе ниже заявленных пределов снижает скорость и полноту разложения бастнезитового концентрата, а повышение концентрации кислот снижает коэффициент распределения РЗЭ при сорбции и, как следствие, эффективность сорбции сульфокатионитом и полноту разложения бастнезита из-за повышения остаточной концентрации РЗЭ в растворе.

Вышеуказанные частные признаки изобретения позволяют осуществить способ в оптимальном режиме с точки зрения использования более доступных и дешевых реагентов при обеспечении высокой степени извлечения РЗЭ в нерадиоактивный концентрат, а также повышения экологичности способа.

Сущность заявляемого способа может быть пояснена следующими Примерами.

Пример 1. Берут 10 г бастнезитового концентрата, содержащего в мас. %: 69,05 ∑Tr₂O₃, 3,76 СаО, 4,33 SrO, 2,51 ВаО, 0,116 ThO₂, 26,5 CO₃^2-, 3,05 F, 1,02 P₂O₅. Концентрат обрабатывают при температуре 60°C и постоянном перемешивании в течение 7 часов 500 мл 1,5 мас. % H₂SO₄ в присутствии 160 мл сульфоксидного катионита КУ-2-8 чС в водородной форме.

В процессе растворения концентрата сульфоксидный катионит сорбирует катионы металлов, в том числе РЗЭ, кальций, торий, при этом углекислый газ улетучивается в атмосферу, а фтор и фосфор переходят в кислый раствор. Полученную пульпу разделяют на катионит, маточный раствор и неразложившийся остаток. Масса остатка 0,2 г, содержание в нем, мас. %: ∑Tr₂O₃ 34,43, ThO₂ 0,086. Полученный в количестве 500 мл маточный кислый раствор содержит, мг/л: 2,3 ∑Tr₂O₃, 8,4 СаО, 2,9 SrO, <1 ВаО, 0,18 ThO₂, 25 P₂O₅, 420 F.

Низкое содержание катионов металлов и фтора (0,42 г/л) в маточном кислом растворе позволяет использовать этот раствор в обороте для кислотной обработки концентрата.

Извлечение РЗЭ в катионит составило 98,98% при содержании ∑Tr₂O₃ в катионите 42,7 г/л, а извлечение тория - 97,74% при содержании ThO₂ в катионите 0,071 г/л.

Сульфоксидный катионит подвергают регенерации путем обработки 640 мл нитрата аммония NH₄NO₃ концентрацией 300 г/л. Получают нитратный десорбат с pH 3, который нейтрализуют аммонийным соединением в виде смеси аммиака и углекислого газа в мольном отношении 2:1 в три стадии. На первой стадии нейтрализацию ведут до pH 4,4 с осаждением и отделением торийсодержащего осадка, на второй стадии - до pH 7,5 с осаждением и отделением концентрата РЗЭ, а на третьей стадии до pH 8,5 с образованием и отделением карбонатного кальцийсодержащего осадка и раствора нитрата аммония.

Получают 9,41 г карбонатного концентрата РЗЭ с содержанием ∑Tr₂O₃ 71 мас. % и удельной эффективной радиоактивностью 120 Бк/кг, что соответствует I классу содержащих природные радионуклиды материалов, работа с которыми в производственных условиях осуществляется без ограничений. Прямое извлечение РЗЭ в концентрат составило 96,7%.

Пример 2. Берут 10 г бастнезитового концентрата состава по Примеру 1. Концентрат обрабатывают при температуре 80°C и постоянном перемешивании в течение 6 часов 500 мл 2,5 мас. % H₂SO₄ в присутствии 160 мл сульфоксидного катионита КУ-2-8 чС в водородной форме.

В процессе растворения концентрата сульфоксидный катионит сорбирует катионы металлов, в том числе РЗЭ, кальций, торий, при этом углекислый газ улетучивается в атмосферу, а фтор и фосфор переходят в кислый раствор. Полученную пульпу разделяют на катионит, маточный раствор и неразложившийся остаток. Масса остатка 0,23 г, содержание в нем, мас. %: ∑Tr₂O₃ 32,8, ThO₂ 0,087. Полученный в количестве 500 мл маточный кислый раствор содержит, мг/л: 1,8 ∑Tr₂O₃, 6,4 СаО, 2,3 SrO, <1 ВаО, 0,14 ThO₂, 23 P₂O₅,430 F.

Низкое содержание катионов металлов и фтора (0,43 г/л) в маточном кислом растворе позволяет использовать этот раствор в обороте для кислотной обработки концентрата.

Извлечение РЗЭ в сорбент составило 98,89% при содержании ∑Tr₂O₃ в катионите 42,68 г/л, а извлечение тория - 97,67% при содержании ThO₂ в катионите 0,071 г/л.

Сульфоксидный катионит подвергают регенерации аналогично Примеру 1. Получают 9,5 г карбонатного концентрата РЗЭ с содержанием ∑Tr₂O_{3 69,63 мас. % и удельной эффективной радиоактивностью 150 Бк/кг, что соответствует I классу содержащих природные радионуклиды материалов, работа с которыми в производственных условиях осуществляется без ограничений. Прямое извлечение РЗЭ в концентрат составило 95,8%.}

Пример 3. Берут 10 г бастнезитового концентрата состава по Примеру 1. Концентрат обрабатывают при температуре 80°C и постоянном перемешивании в течение 10 часов 500 мл оборотного раствора, образовавшегося после 24 циклов обработки концентрата по Примеру 1, содержащего 1,5 мас. % H₂SO₄ и 10 г/л фтора, в присутствии 160 мл сульфоксидного катионита КУ-2-8 чС в водородной форме.

В процессе растворения концентрата сульфоксидный катионит сорбирует катионы металлов, в том числе РЗЭ, кальций, торий, при этом углекислый газ улетучивается в атмосферу, а фтор и фосфор переходят в кислый раствор. Полученную пульпу разделяют на катионит, маточный раствор и неразложившийся остаток. Масса остатка 0,46 г, содержание в нем, мас. %: ∑Tr₂O₃ 33,6, ThO₂ 0,09. Полученный в количестве 500 мл маточный кислый раствор содержит, мг/л: 4,5 ∑Tr₂O₃, 0,25 ThO₂, 10420 F.

Извлечение РЗЭ в сорбент составило 95,7% при содержании ∑Tr₂O₃ в катионите 41,3 г/л, а извлечение тория - 88,8% при содержании ThO₂ в катионите 0,064 г/л.

Сульфоксидный катионит подвергают регенерации аналогично Примеру 1. Получают 9,4 г карбонатного концентрата РЗЭ с содержанием ∑Tr₂O₃ 68,5 мас. % и удельной эффективной радиоактивностью 175 Бк/кг, что соответствует I классу содержащих природные радионуклиды материалов, работа с которыми в производственных условиях осуществляется без ограничений. Прямое извлечение РЗЭ в концентрат составило 93,3%.

Пример 4. Берут 10 г бастнезитового концентрата состава по Примеру 1. Концентрат обрабатывают при температуре 80°C и постоянном перемешивании в течение 5 часов 500 мл 2,5 мас. % HNO₃ в присутствии 160 мл сульфоксидного катионита КУ-2-8 чС в водородной форме.

В процессе растворения концентрата сульфоксидный катионит сорбирует катионы металлов, в том числе РЗЭ, кальций, торий, при этом углекислый газ улетучивается в атмосферу, а фтор и фосфор переходят в кислый раствор. Полученную пульпу разделяют на катионит, маточный раствор и неразложившийся остаток. Масса остатка 0,7 г, содержание в нем, мас. %: ∑Tr₂O₃ 33,3, ThO₂ 0,088. Полученный в количестве 500 мл маточный кислый раствор содержит, мг/л: 5,3 ∑Tr₂O₃, 6,4 СаО, 1,8 SrO, <1 ВаО, 0,22 ThO₂, 22 P₂O₅, 425 F.

Низкое содержание катионов металлов и фтора (0,425 г/л) в маточном кислом растворе позволяет использовать этот раствор в обороте для кислотной обработки концентрата.

Извлечение РЗЭ в катионит составило 96,58% при содержании ∑Tr₂O₃ в катионите 41,68 г/л, а извлечение тория - 93,74% при содержании ThO₂ в катионите 0,068 г/л.

Сульфоксидный катионит подвергают регенерации аналогично Примеру 1. Получают 9,68 г карбонатного концентрата РЗЭ с содержанием ∑Tr₂O₃ 67,5 мас. % и удельной эффективной радиоактивностью 117 Бк/кг, что соответствует I классу содержащих природные радионуклиды материалов, работа с которыми в производственных условиях осуществляется без ограничений. Прямое извлечение РЗЭ в концентрат составило 94,6%.

Пример 5. Берут 10 г бастнезитового концентрата состава по Примеру 1. Концентрат обрабатывают при температуре 40°C и постоянном перемешивании в течение 6,5 часов 500 мл 1,5 мас. % HNO₃ в присутствии 160 мл сульфоксидного катионита КУ-2-8 чС в водородной форме.

В процессе растворения концентрата сульфоксидный катионит сорбирует катионы металлов, в том числе РЗЭ, кальций, торий, при этом углекислый газ улетучивается в атмосферу, а фтор и фосфор переходят в кислый раствор. Полученную пульпу разделяют на катионит, маточный раствор и неразложившийся остаток. Масса остатка 0,65 г, содержание в нем, мас. %: ∑Tr₂O₃ 31,3, ThO₂ 0,07. Полученный в количестве 500 мл маточный кислый раствор содержит, мг/л: 3,2 ∑Tr₂O₃, 5,3 СаО, 1,7 SrO, <1 ВаО, 0,21 ThO₂, 21 P₂O₅, 410 F.

Низкое содержание катионов металлов и фтора (0,41 г/л) в маточном кислом растворе позволяет использовать этот раствор в обороте для кислотной обработки концентрата.

Извлечение РЗЭ в катионит составило 97,03% при содержании ∑Tr₂O₃ в катионите 41,9 г/л, а извлечение тория - 95,17% при содержании ThO₂ в катионите 0,069 г/л.

Сульфоксидный катионит подвергают регенерации аналогично Примеру 1. Получают 10,06 г карбонатного концентрата РЗЭ с содержанием ∑Tr₂O₃ 65,3 мас. % и удельной эффективной радиоактивностью 135 Бк/кг, что соответствует I классу содержащих природные радионуклиды материалов, работа с которыми в производственных условиях осуществляется без ограничений. Прямое извлечение РЗЭ в концентрат составило 95,1%.

Пример 6. Берут 9,8 г бастнезитового концентрата состава по Примеру 1. Концентрат обрабатывают при температуре 80°C и постоянном перемешивании в течение 9,5 часов 500 мл оборотного раствора, образовавшегося после 36 циклов обработки концентрата по Примеру 4, содержащего 2,5 мас. % HNO₃ и 15 г/л фтора, в присутствии 160 мл сульфоксидного катионита КУ-2-8 чС в водородной форме.

В процессе растворения концентрата сульфоксидный катионит сорбирует катионы металлов, в том числе РЗЭ, кальций, торий, при этом углекислый газ улетучивается в атмосферу, а фтор и фосфор переходят в кислый раствор. Полученную пульпу разделяют на катионит, маточный раствор и неразложившийся остаток. Масса остатка 1,03 г, содержание в нем, мас. %: ∑Tr₂O₃ 35,6, ThO₂ 0,10. Полученный в количестве 500 мл маточный кислый раствор содержит, мг/л: 6,5 ∑Tr₂O₃, 0,36 ThO₂, 15400 F.

Извлечение РЗЭ в катионит составило 94,54% при содержании ∑Tr₂O₃ в катионите 40 г/л, а извлечение тория - 89,4% при содержании ThO₂ в катионите 0,065 г/л.

Сульфоксидный катионит подвергают регенерации аналогично Примеру 1. Получают 8,97 г карбонатного концентрата РЗЭ с содержанием ∑Tr₂O₃ 70,3 мас. % и удельной эффективной радиоактивностью 162 Бк/кг, что соответствует I классу содержащих природные радионуклиды материалов, работа с которыми в производственных условиях осуществляется без ограничений. Прямое извлечение РЗЭ в концентрат составило 93,2%.

Пример 7. Берут 10 г бастнезитового концентрата состава по Примеру 1. Концентрат обрабатывают при температуре 80°C и постоянном перемешивании в течение 6 часов 500 мл 1 мас. % HCl в присутствии 160 мл сульфоксидного катионита КУ-2-8 чС в водородной форме.

В процессе растворения концентрата сульфоксидный катионит сорбирует катионы металлов, в том числе РЗЭ, кальций, торий, при этом углекислый газ улетучивается в атмосферу, а фтор и фосфор переходят в кислый раствор. Полученную пульпу разделяют на катионит, маточный раствор и неразложившийся остаток. Масса остатка 0,3 г, содержание в нем, мас. %: ∑Tr₂O₃ 31,7, ThO₂ 0,078. Полученный в количестве 500 мл маточный кислый раствор содержит, мг/л: 3,6 ∑Tr₂O₃, 4,7 СаО, 1,5 SrO, <1 ВаО, 0,20 ThO₂, 24 P₂O₅, 435 F.

Низкое содержание катионов металлов и фтора (0,435 г/л) в маточном кислом растворе позволяет использовать этот раствор в обороте для кислотной обработки концентрата.

Извлечение РЗЭ в катионит составило 98,6% при содержании ∑Tr₂O₃ в катионите 42,4 г/л, а извлечение тория - 97,74% при содержании ThO₂ в катионите 0,07 г/л.

Сульфоксидный катионит подвергают регенерации аналогично Примеру 1. Получают 9,7 г карбонатного концентрата РЗЭ с содержанием ∑Tr₂O₃ 68,3 мас. % и удельной эффективной радиоактивностью 133 Бк/кг, что соответствует I классу содержащих природные радионуклиды материалов, работа с которыми в производственных условиях осуществляется без ограничений. Прямое извлечение РЗЭ в концентрат составило 95,9%.

Пример 8. Берут 10 г бастнезитового концентрата состава по Примеру 1. Концентрат обрабатывают при температуре 60°C и постоянном перемешивании в течение 5 часов 500 мл 1,5 мас. % HCl в присутствии 160 мл сульфоксидного катионита КУ-2-8 чС в водородной форме.

В процессе растворения концентрата сульфоксидный катионит сорбирует катионы металлов, в том числе РЗЭ, кальций, торий, при этом углекислый газ улетучивается в атмосферу, а фтор и фосфор переходят в кислый раствор. Полученную пульпу разделяют на катионит, маточный раствор и неразложившийся остаток. Масса остатка 0,43 г, содержание в нем, мас. %: ∑Tr₂O₃ 29,7, ThO₂ 0,08. Полученный в количестве 500 мл маточный кислый раствор содержит, мг/л: 5,3 ∑Tr₂O₃, 6,8 СаО, 1,9 SrO, <1 ВаО, 0,22 ThO₂, 25 P₂O₅, 440 F.

Низкое содержание катионов металлов и фтора (0,44 г/л) в маточном кислом растворе позволяет использовать этот раствор в обороте для кислотной обработки концентрата.

Извлечение РЗЭ в катионит составило 98,1% при содержании ∑Tr₂O₃ в катионите 42,3 г/л, а извлечение тория - 97,6% при содержании ThO₂ в катионите 0,071 г/л.

Сульфоксидный катионит подвергают регенерации аналогично Примеру 1. Получают 9,4 г карбонатного концентрата РЗЭ с содержанием ∑Tr₂O₃ 70,5 мас. % и удельной эффективной радиоактивностью 155 Бк/кг, что соответствует I классу содержащих природные радионуклиды материалов, работа с которыми в производственных условиях осуществляется без ограничений. Прямое извлечение РЗЭ в концентрат составило 96%.

Пример 9. Берут 10 г бастнезитового концентрата состава по Примеру 1. Концентрат обрабатывают при температуре 80°C и постоянном перемешивании в течение 10 часов 500 мл оборотного раствора, образовавшегося после 36 циклов обработки концентрата по Примеру 8, содержащего 1,5 мас. % HCl и 15 г/л фтора, в присутствии 160 мл сульфоксидного катионита КУ-2-8 чС в водородной форме.

В процессе растворения концентрата сульфоксидный катионит сорбирует катионы металлов, в том числе РЗЭ, кальций, торий, при этом углекислый газ улетучивается в атмосферу, а фтор и фосфор переходят в кислый раствор. Полученную пульпу разделяют на катионит, маточный раствор и неразложившийся остаток. Масса остатка 0,88 г, содержание в нем, мас. %: ∑Tr₂O₃ 34,9, ThO₂ 0,09. Полученный в количестве 500 мл маточный кислый раствор содержит, мг/л: 9,2 ∑Tr₂O₃, 0,42 ThO₂, 15430 F.

Извлечение РЗЭ в катионит составило 95,5% при содержании ∑Tr₂O₃ в катионите 41,2 г/л, а извлечение тория - 93% при содержании ThO₂ в катионите 0,067 г/л.

Сульфоксидный катионит подвергают регенерации аналогично Примеру 1. Получают 9,11 г карбонатного концентрата РЗЭ с содержанием ∑Tr₂O₃ 70,8 мас. % и удельной эффективной радиоактивностью 132 Бк/кг, что соответствует I классу содержащих природные радионуклиды материалов, работа с которыми в производственных условиях осуществляется без ограничений. Прямое извлечение РЗЭ в концентрат составило 93,4%.

Из вышеприведенных Примеров 1-9 видно, что способ согласно изобретению позволяет эффективно перерабатывать бастнезитовый концентрат с обеспечением высокой (до 96,7%) степени извлечения РЗЭ в нерадиоактивный концентрат. Применяемые минеральные кислоты являются более доступными и дешевыми, а их использование в обороте уменьшает количество образующихся отходов.

Изобретение относится к переработке фторсодержащих концентратов редкоземельных элементов (РЗЭ). Бастнезитовый концентрат обрабатывают низкоконцентрированной минеральной кислотой при повышенной температуре в присутствии сульфоксидного катионита с переводом редкоземельных элементов, кальция и тория в сульфоксидный катионит, а фтора в кислый раствор. Обработку концентрата ведут до достижения концентрации оксидов РЗЭ в катионите не менее 40 г/л. Затем катионит отделяют от кислого раствора, который используют в обороте для кислотной обработки концентрата до достижения в нем концентрации фтора 10-15 г/л. Катионит регенерируют с получением десорбата, который подвергают ступенчатой нейтрализации щелочным соединением с последовательным осаждением и отделением тория, редкоземельного концентрата и кальцийсодержащего осадка. Заявляемый способ позволяет эффективно перерабатывать бастнезитовый концентрат с обеспечением высокой (до 96,7%) степени извлечения РЗЭ в нерадиоактивный концентрат и применением более доступных и дешевых минеральных кислот, использование которых в обороте уменьшает количество образующихся отходов. 1 з.п. ф-лы, 9 пр.

1. Способ переработки фторидного редкоземельного концентрата, включающий кислотную обработку концентрата при повышенной температуре в присутствии сульфоксидного катионита с переводом редкоземельных элементов (РЗЭ), кальция и тория в сульфоксидный катионит, а фтора - в кислый раствор, отделение сульфоксидного катионита от кислого раствора и его регенерацию с получением десорбата, который подвергают ступенчатой нейтрализации щелочным соединением с последовательным осаждением и отделением тория, редкоземельного концентрата и кальцийсодержащего осадка, отличающийся тем, что в качестве фторидного редкоземельного концентрата используют бастнезитовый концентрат, обработку концентрата ведут низкоконцентрированной минеральной кислотой до достижения концентрации оксидов РЗЭ в сульфоксидном катионите не менее 40 г/л, при этом кислый раствор используют в обороте для кислотной обработки концентрата до достижения в нем концентрации фтора 10-15 г/л.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве минеральной кислоты используют 1,5-2,5 мас. % серную или 1,5-2,5 мас. % азотную, или 1-1,5 мас. % хлористоводородную кислоту.