Способ извлечения редкоземельных элементов из фосфогипса

(51) 01 17/00 (2011.01) 22 59/00 (2011.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ промышленности - фосфогипса, с получением редкоземельных элементов (далее по тексту РЗЭ) в виде товарного продукта и может быть использовано при комплексной переработке фосфогипса на целевые продукты, а также в гидрометаллургии редких элементов. Предложен способ извлечения РЗЭ из фосфогипса, включающий обработку фосфогипса раствором серной кислоты, фильтрацию, выделение из полученного раствора суммы редкоземельных элементов, в котором редкоземельные элементы выделяют из раствора в виде оксидов методом жидкостной экстракции. Способ обеспечивает комплексную переработку фосфогипса и позволяет получить строительный гипс, соответствующий ГОСТ 125-79, сумму соединений РЗЭ в виде оксидов, не требующих дальнейшей переработки.(72) Чукенова Гульдана Газизовна Жекеев Малик Касымович Анарбаев Абибулла Абилдаевич Бахов Жумабек Кубеевич(73) Республиканское государственное казенное предприятие Южно-Казахстанский государственный университет им. М.Ауезова Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ИЗ ФОСФОГИПСА(57) Изобретение относится к технологии переработки твердого отхода фосфорной 25549 Изобретение относится к технологии переработки твердого отхода фосфорной промышленности - фосфогипса, с получением редкоземельных элементов (далее по тексту РЗЭ) в виде товарного продукта и может быть использовано при комплексной переработке фосфогипса на целевые продукты, а также в гидрометаллургии редких элементов. Известен способ извлечения РЗЭ из фосфогипса,включающий обработку фосфогипса раствором серной кислоты, фильтрацию и выделение из полученного раствора суммы РЗЭ. Фосфогипс обрабатывают раствором серной кислоты с концентрацией 2 24 при соотношении ТЖ 13 в течение 1 ч, раствор фильтруют. В результате трехстадийной обработки получают раствор с концентрацией 1,75 г/л РЗЭ, из которого РЗЭ выделяют сорбцией на ионообменнике КМДФ(размер зерна 1 - 0,5 мм, 83) при отношении объем растворамасса ионита 10 мл/г в течение 4 ч. Степень извлечения РЗЭ из раствора не превышает 71 (Пушкина Г.Я., Мельников П.П., Маликов В.А. и др. Применение ионообменника КМДФ для выделения РЗЭ из фосфатных и сульфатных растворов//Вопросы атомной науки из техники. Серия Химические проблемы ядерной энергетики. 1992, вып. 5, с. 77 - 80.). Основной недостаток способа его нерентабельность вследствие низкой степени извлечения РЗЭ из сернокислого раствора после обработки фосфогипса,высокой стоимости ионообменника,большой продолжительности процесса и больших материальных потоков,образование вторичных отходов, требующих утилизации, что не позволяет рекомендовать его для промышленного использования. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ извлечения РЗЭ из фосфогипса,включающий обработку фосфогипса раствором серной кислоты, фильтрацию и выделение из полученного раствора суммы РЗЭ, причем РЗЭ выделяют из раствора в виде фторидов, для чего вводят фтористоводородную кислоту до концентрации 2 - 5 г/лпри 30 - 85 С и выдерживают в течение 0,5 - 1,5 ч, после чего осадок фторидов РЗЭ отделяют от маточного раствора фильтрацией. В качестве раствора серной кислоты для обработки фосфогипса используют маточный раствор после отделения осадка фторидов РЗЭ. При введении фтористоводородной кислоты в раствор после обработки фосфогипса выделение РЗЭ происходит в результате химической реакции образования осадка фторидов РЗЭ (Способ извлечения редкоземельных элементов из фосфогипса. Патент РФ 2104938. Опубл. 20.02.1998 г. Вальков А.В., Вальков Д.А.). Недостатки способа заключаются в трудности отделения мелкодисперсного осадка на основе фторидов РЗЭ, сложности и дороговизне его последующей переработки, образовании вторичных отходов, требующих утилизации, а также в достаточно большом расходе фтористоводородной кислоты. Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности переработки фосфогипса- комплексная переработка фосфогипса на целевые продукты с максимальным извлечением ценных компонентов, целевых товарных продуктов, а именно суммы соединений РЗЭ в виде оксидов,строительного гипса, при сокращении затрат на осуществление способа. Технический результат, достигаемый при использовании предлагаемого изобретения,заключается в получении из твердого отхода фосфорной промышленности фосфогипса товарных продуктов - оксидов РЗЭ и строительного гипса, соответствующего ГОСТ 125-79. Поставленная задача решается тем, что в способе извлечения РЗЭ из фосфогипса, включающем обработку фосфогипса раствором серной кислоты,фильтрацию, выделение из полученного раствора суммы РЗЭ, согласно изобретению, РЗЭ выделяют в виде оксидов методом жидкостной экстракции,причем в качестве экстрагента используют ди(2-этилгексил) фосфорную кислоту (далее по тексту Д 2 ЭГФК) в керосине с добавлением 2-этилгексилового спирта (далее по тексту 2 ЭГС) в эквимолярном количестве, при температуре - 1820 С, соотношении водная фазаорганическая фаза 11, концентрации экстрагента 0,5 моль/л. В качестве экстрагента используют Д 2 ЭГФК в керосине с добавлением 2 ЭГС, так как Д 2 ЭГФК обладает значительной емкостью и селективностью при извлечении РЗЭ из растворов сложного солевого состава. При разбавлении Д 2 ЭГФК керосином уменьшается коэффициент распределения лантаноидов и увеличивается концентрация РЗЭ в водной фазе, с уменьшением концентрации экстрагентов в органической фазе. Таким образом, разбавление экстрагентов приводит к их насыщению при большей равновесной концентрации РЗЭ в водной фазе. 2 ЭГС является донорно-активным разбавителем. Его применение приводит к увеличению степени диссоциации экстрагента, а следовательно и его реакционной способности, также к увеличению диффузионной способности экстрагента через границу раздела фаз,где и происходит первичное взаимодействие экстрагент-металл, с последующим отводом образовавшегося комплекса в органическую фазу. Способ осуществляют следующим образом фосфогипс обрабатывают раствором серной кислоты,фильтруют,получают раствор,содержащий сумму РЗЭ и твердый осадок сульфата кальция. Сумму РЗЭ в виде оксидов из раствора выделяют методом жидкостной экстракции, где в качестве экстрагента используют Д 2 ЭГФК в керосине с добавлением 2 ЭГС, концентрацией от 2,3 до 0,1 моль/л, при этом наблюдается заметное повышение степени извлечения РЗЭ из раствора от 21,4 до 98,1 соответственно. Процесс экстракции проводят при температуре - 18-20 С,соотношении водная фаза органическая фаза 11,концентрации экстрагента от 2,3 до 0,1 моль/л. 25549 Твердый осадок сульфата кальция, образовавшийся в результате фильтрации, промывают, очищают от примесей и направляют на получение строительного гипса. Сущность и преимущества заявляемого изобретения могут быть проиллюстрированы следующими примерами. Пример. 100 г высушенного фосфогипса следующего состава, вО 2- 42,3 СаО - 31,5 Н 2 О- 18,1 О 2- 6,7 Р 2 О 5 - 1,13 А 12 О 3 - 0,4 2 О 3-0,1- 0,1, РЗЭ - 0,15-0,35, помещают в круглодонную колбу объемом 500 мл, снабженную пропеллерной мешалкой с числом оборотов 250 об/мин,обрабатывают раствором серной кислоты (15) при соотношении ТЖ 12, температуре 90 С в течение 90 мин, при непрерывном перемешивании, после чего раствор фильтруют. В результате получают раствор с концентрацией 0,32 г/л РЗЭ и твердый осадок сульфата кальция. Далее полученный раствор (100 мл) помещают в круглодонную колбу объемом 500 мл, снабженную пропеллерной мешалкой с числом оборотов 120 об/мин, где проводят экстракцию суммы РЗЭ из раствора, при температуре 18-20 С в течение 120 минут. В качестве экстрагента используют Д 2 ЭГФК в керосине с добавлением 2 ЭГС, при соотношении водная фаза органическая фаза 11. Экстракцию проводят при концентрации экстрагента 0,5 моль/л,при этом степень концентрации суммы РЗЭ в растворе составляет 98,5 . Примеры с использованием экстрагентов различных концентраций проводят аналогично,результаты приведены в таблице. Анализ данных,приведенных в примере и таблице, показывает, что заявляемый способ по сравнению с прототипом позволяет повысить эффективность извлечения РЗЭ из кислых растворов. Способ позволяет повысить эффективность переработки фосфогипса, т.е. комплексно переработать фосфогипс на целевые продукты с максимальным извлечением ценных компонентов, целевых товарных продуктов, а именно строительного гипса, суммы соединений РЗЭ в виде оксидов, не требующих дальнейшей переработки, что очень выгодно с экономической точки зрения. Таблица Степень извлечения суммы РЗЭ методом жидкостной экстракцииопыта Концентрация экстрагента, моль/л Степень извлечени, Е,1 2,3 21,4 2 1,5 57,2 3 1,2 74,5 4 1,0 82,5 5 0,5 98,5 6 0,1 98,1 ные элементы выделяют из раствора в виде оксидов методом жидкостной экстракции, причем в ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ качестве экстрагента используют ди (2-этилгексил) Способ извлечения редкоземельных элементов фосфорную кислоту в керосине с добавлением из фосфогипса, включающий обработку фосфогипса 2-этилгексилового спирта, процесс ведут при раствором серной кислоты, фильтрацию, выделение температуре 18-20 С,соотношении водная из полученного раствора суммы редкоземельных фазаорганическая фаза 11,концентрация элементов, отличающийся тем, что редкоземель- экстрагента 0,5 моль/л.