Способ выделения редкоземельных элементов из фторидных соединений Советский патент 1992 года по МПК C01F17/00 

Диоксид кремния используют в виде силикатных минералов нефелина или эвдиалита, а обработку проводят при 50-90°С.

Кроме того, повышению извлечения РЗЭ в раствор способствует использование в качестве фторакцепторз смеси диоксида кремния и нитрата калия или натрия при молярном соотношении диоксида кремния и нитрата натрия или калия, равном 1 :(2-4).

Сущность способа состоит в том, что в азотнокислом растворе диоксид кремния связывает фтор в соединение HaSiFe, в результате чего фториды РЗЭ переходят в раствор в виде хорошо растворимых нитратов. При использовании смеси диоксида крем- ния и нитрата натрия или калия фтор связывается в малорастворимое соединение Na2(K2)SiFe, что способствует сдвигу равновесия в сторону образования нитратов РЗЭ,

При этом применяют новые фторакцеп- торы для фторидов РЗЭ -диоксид кремния, силикатные минералы или смеси диоксида кремния с нитратом натрия или калия.

Количество диоксида кремния обосновывается связыванием фтора в соединение H2SIF6 в пределах молярного отношения F:SiO2 4,5-6,5. Увеличение нормы диоксида кремния до соотношения F:Si02 4,5 не увеличивает извлечение РЗЭ в раствор, но увеличивает массу осадка, что ухудшает процесс. Снижение нормы SI02 до соотношения F:Si02 6,5 уменьшает извлечение РЗЭ в раствор.

Норма добавки силикатных минералов эвдиалита или нефелина рассчитывается по содержанию в них SI02. Температурные пределы обоснованы условиями разложения материалов. При температуре менее 50°С степень разложения минералов неполная, поэтому не весь SiOa участвует в про- цессе. Температуры 90°С достаточно для полного разложения силикатов, повышение температуры не приводит к увеличению выхода РЗЭ в раствор

Норма нитрата натрия или капия обос- нована образованием малорастворимой соли Na2SiFe или K2SiFe. Стехиометрической нормы Na(K)N03, т.е. молярного отношения Si02:NaN03 1:2 достаточно для повышения извлечения РЗЭ в раствор с 89 до 95- 97%, двухкратной нормы достаточно не только для повышения извлечения РЗЭ в раствор, но и для перевода фтора в осадок кремнефторида натрия или калия.

Концентрация кислоты определяется равстворимостью РЗЭ и Si02 и связыванием нитрат-ионов по реакции

2LnFa + бНМОз + Si02 - 21.п(МОз1з + +H2SiF6 + 2H20

При концентрации кислоты менее 2,5 моль/л резко снижается извлечение РЗЭ вследствие уменьшения растворимости фторидов РЗЭ и 8Ю2. Повышение кислотности более 3,5 моль/л не приводи к увеличению выхода РЗЭ и вызывает затруднения при выделении РЗЭ из раствора

Пример1.10г фторидного осадка, полученного разложением лопарита плавиковой кислотой и содержащего, мас.%: 1п20з 43,8; F 30,5; Т102 3 5; СаО 6,3; S20 4,3; NaaO 6,2, распульповывают при комнатной температуре в 50 мл 3 м/л НМОз, вводят 1,44 г ЗЮ2 (6,6 моль/моль) и перемешивают в течение 3 ч. Фазы разделяют м анализируют на L и F,

Результаты опытов приведены в таблице.

П р и м е р 2. Осуществляют аналогично примеру 1, но вводят 2,1 г 5Ю2 (4,6 моль/моль) и обрабатывают 2 ч.

Примерз. Проводят аналогично примеру 1, но вводят 1,21 г SI02 (8 моль/моль).

П р и м е р 4. 3,4 г нефелина распульпо- вываюг в 75 мл воды, нагревают до 50°С и вводят 40 г 56% НМОз. Через 0,5 ч в пульпу, содержащую 3,5 моль/л НМОз, вводят 10 г фторидов РЗЭ, далее как в примере 1,

П р и м е р 5. Проводят аналогично примеру 1, но распульповывают 2 г Si-imo- фа, выделенного из звдиалнтового концентрата (1,3 г Si02).

П р и м е р 6. Проводят аналогично примеру 1, но распульповывагат в 100 мл 3 моль/л HNOs, вводят 1,66 г Si02 (6,0 моль/моль) и 4,8 г МаМОз (5Ю2:№МОз 1:2).

Пример. Проводят аналогично примеру 6, но вводят 9,2 г NaNOs (Si02.NaN03 1:4).

П р и м е р 8. 3,4 г эвдиалита распульповывают в 75 мл воды при 90°С, вводят 40 г 56% НМОз. Через 0,5 ч в пульпу с кислотностью 3,4 моль/л вводят 10 г фторидов РЗЭ и еще через 1 ч - 7,2 г Перемешивают 3 ч без нагревания.

П р и м е р 9. Проводят как в примере 8, но процесс ведут при 40°С.

П р и м е р 10. 10 г фторидного осадка состава как в примере 1 распульповывают при комнатной температуре в 100 мл 2,5 М НМОз, вводят при перемешивании 1,44 г 5Ю2 (2 г SI-штофа из нефелина) и перемешивают 3 ч. Фазы разделяют и анализируют,

П р 1 м е р 11. Проводит как в примере 1, но распульповывают в 50 мл 2 М НМОз.

При использовании предлагаемого способа имеет место существенное удешевление процесса зз счет применения более дешевых и доступных реагентов. Кроме того, при использовании силикатных минералов содержащих РЗЭ, например эвдиалита, происходит дополнительное обогащение раствора.

Формула изобретения 1. Способ выделения редкоземельных элементов из фторидных соединений, включающий обработку пробы азотнокислым раствором в присутствии фторакцептора, отличающийся тем, что, с целью удешевления процесса, в качестве фторакцептора используют диоксид кремния при молярном соотношении фторид-иомоэ и диоксида

кремния, равном 4.5-6.5, а обработку про водят 2,5-3,5 М раствором азотной кислоты.

2. Способ по п.1, отличающийся

тем, что диоксид кремния используют в виде силикатных минералов нефелина или эвдиалита, а обработку проводят при ,

3. Способ попп.1 и2, отличаю щ и й- с я тем, что в качестве фтор-акцептора используют смесь диоксида кремния и нитрата калия или натрия при молярном соотношении диоксида кремния и нитрата

натрия или калия, равном 1:2-4.

В 3,4 г нефелина присутствует з пересчете (Па + К) 2,2 г SaNOJP