Способ извлечения редкоземельных элементов из высококремнистой руды

(51) 22 59/00 (2006.01) 01 17/00 (2006.01) МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ частности, к способам извлечения редкоземельных элементов из высококремнистой руды. Способ включает высокотемпературную обработку смесью концентрированных серной и соляной кислот, взятых в соотношении 11 и последующее водное выщелачивание спека с получением раствора, содержащего редкоземельные элементы. Водное выщелачивание спека проводят вначале при ТЖ 18, температуре 98-100 С в течение, предпочтительно, 2 ч, затем продолжают выщелачивание при ТЖ 110 с резким охлаждением раствора до температуры 20-25 С в течение, предпочтительно, 2 ч. Техническим результатом изобретения является повышение степени извлечения редкоземельных элементов.(72) Абишева Зинеш Садыровна Бочевская Елена Геннадьевна Каршигина Зауре Байтасовна Саргелова Эльмира Абдихаликовна Бектурганов Нуралы Султанович(73) Акционерное общество Центр наук о земле,металлургии и обогащения(54) СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ИЗ ВЫСОКОКРЕМНИСТОЙ РУДЫ(57) Изобретение относится к области гидрометаллургии редкоземельных элементов, в Изобретение относится к области гидрометаллургии редкоземельных элементов, в частности, к способам извлечения редкоземельных элементов из высококремнистой руды. В настоящее время в связи с истощением запасов богатых редкоземельных месторождений возникает необходимость вовлечения в производство бедных и трудновскрываемых руд, к которым относятся высококремнистые руды. Минералогический состав таких руд представлен следующими минералами кварц О 2,гематит е 2 О 3,мусковит 23102 и каолинит 44 О 108. В состав руды входят, ма.60,77-68,49 2 19,1028,42 А 23 7,2-10,3 23 0,51-0,84 Т 2 0,10-2,32 СаО 0,39-2,100,03-0,26 Р 25 и др. Сумма редкоземельных элементов(РЗЭ) в высококремнистой трудновскрываемой руде колеблется в пределах от 210 до 600 г/т, т.е. руда в перспективе может служить новым источником сырья для получения редкоземельных элементов. Известен способ вскрытия РЗЭ из природных фосфорсодержащих концентратов, включающий получение шихты из смеси монацитового концентрата с кальцинированной содой,термическую обработку и водную обработку полученного после термической обработки продукта, с выделением отмытой от фосфора суммы лантаноидов и тория в виде оксидов. Перед приготовлением шихты монацитовый концентрат измельчают до 100 меш. (-0,15 мм), массовое соотношение монацитового концентрата к кальцинированной соде в смеси при получении шихты выбирают 10,5-0,65 при избытке соды 1040. Термическую обработку проводят в герметизированных печах непрерывного действия с электрообогревом, водную обработку проводят при температуре 80-95 С и ТЖ 14. Отходящие реакционные газы подвергают очистке от выделяющегося в процессе вскрытия торона (,Патент 2242528, С 22 В 60/00, С 22 В 59/00, 01 56/00, 01 17/00, 2004). Использование данного способа для извлечения редкоземельных элементов из высококремнистой трудновскрываемой руды нецелесообразно. Вопервых, в процессе термической обработки шихты,состоящей из смеси высококремнистой руды с кальцинированной содой,получается спек,содержащий гидроксиды РЗЭ, которые трудно перевести в раствор во-вторых, образуется сплошная монолитная масса из силикатной глыбы,затрудняющая доступ к соединениям РЗЭ при выщелачивании в-третьих, содержание РЗЭ в высококремнистой руде достаточно низкое по сравнению с содержанием в монацитовом концентрате (более 1 ма. ). Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности является способ плавления монацитовой руды редкоземельных металлов, богатой железом. Указанную руду,содержащую 8-40 мас. , смешивают с серной кислотой и полученную смесь вводят в печь для обжига. Обжигают при температуре 231- 600 С. При этом редкоземельный элемент реагирует с серной 2 кислотой,образуя сульфат редкоземельного элемента, который растворяется в воде или в растворе с концентраций иона Н 1,5 моль/л, а железо превращается в сульфат, фосфат или пирофосфат железа. Обожженную руду выщелачивают водой или раствором с концентрацией иона Н 1,5 моль/л. Фильтрат представлен раствором сульфата редкоземельного металла, содержащегои Р. Полученный раствор нейтрализуют для извлечения железа и фосфора и получения чистого раствора сульфата редкоземельного элемента( заявка 2009021389 , С 22 В 3/00, С 22 В 1/00, С 22 В 1/06,С 22 В 59/00, опубл. 19.02.2009). При использовании данного способа для извлечения редкоземельных элементов из высококремнистой трудновскрываемой руды извлечение не превышает 67,0. Это связано с тем,что руда в своем составе содержит большие количества кремния и повышенное содержание примеси алюминия при содержании РЗЭ около 0,054 мас. , что, как минимум, в 20 раз меньше, чем в монацитовой руде (более 1 ма. ). Задачей изобретения является разработка способа извлечения редкоземельных элементов из высококремнистой руды. Достигаемым техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение степени извлечения редкоземельных элементов. Указанный результат достигается в способе извлечения редкоземельных элементов из высококремнистой руды,включающем высокотемпературную обработку концентрированной серной кислотой и последующее водное выщелачивание спека с получением раствора, содержащего редкоземельные элементы, в котором, согласно изобретению,высокотемпературную обработку проводят смесью концентрированных серной и соляной кислот,взятых в соотношении 11, водное выщелачивание спека проводят вначале при ТЖ 18, температуре 98-100 С в течение, предпочтительно, 2 ч, затем продолжают выщелачивание при ТЖ 110 с резким охлаждением раствора до температуры 20-25 С в течение, предпочтительно, 2 ч. В заявляемом способе высокотемпературную обработку проводят смесью концентрированных серной и соляной кислот, взятых в соотношении 11. Для разложения высококремнистой руды,содержащей редкоземельные металлы, и более полного прохождения всех реакций берется смесь концентрированных серной и соляной кислот при соотношении 11, что способствует наиболее максимальному вскрытию в высококремнистой руде соединений РЗЭ и их переходу в спек с высокой степенью извлечения. При нагревании концентрированной соляной кислоты вначале отгоняется газообразный НС. При этом пары газообразного НС способствуют хорошему вскрытию наиболее мелких частиц руды вследствие лучшего контакта газа с твердым веществом за счет полного обволакивания и проникновения образующегося газа во все поры обрабатываемого материала. Редкоземельные элементы реагируют с соляной и серной кислотами,образуя на начальной стадии небольшое количество хлоридов РЗЭ, и затем, в большей степени,сульфатов РЗЭ, которые впоследствии хорошо растворяются в воде. Согласно предлагаемому способу водное выщелачивание спека проводят вначале при ТЖ 18, температуре 98-100 С в течение,предпочтительно,2 ч,затем продолжают выщелачивание при ТЖ 110 с резким охлаждением раствора до температуры 20-25 С в течение, предпочтительно, 2 ч. Первоначально выщелачивание проводят при высокой температуре 98-100 С. Растворимость сульфатов редкоземельных элементов при такой температуре низкая, но при этом в раствор достаточно полно переходит примесь сульфата алюминия. После перевода сульфата алюминия в раствор проводят резкое охлаждение раствора до температуры 20-25 С с увеличением ТЖ до 110. В этих условиях сульфат алюминия кристаллизуется и выпадает в осадок, а сульфаты РЗЭ переходят в раствор с высокой степенью извлечения. После отделения сульфата алюминия,раствор,содержащий редкоземельные элементы, направляют на получение концентрата РЗЭ известными методами. Изобретение иллюстрируется следующими примерами. В примерах в качестве высококремнистой руды использовали руду коры выветривания месторождения Кундыбай состава, ма.57,7 О 2 20,2 А 2 О 3 0,0483 оксидов РЗЭ. Пример 1 (по прототипу). Навеску исходной высококремнистой руды измельчили до размера частиц 0,05 мм. Взяли 25 г руды и добавили 19,5 мл концентрированной 2 О 4. Тщательно перемешали и поставили в муфельную печь. Высокотемпературную обработку вели при достижении температуры 231 С в течение 2 ч. Полученный спек выщелачивали водой при ТЖ 14 и температуре 80 С в течение 1 ч. Пульпу отфильтровали. Полученный фильтрат содержал,г/л 0,17 2 36,96 А 2 О 3 0,08765 РЗЭ. Степень извлечения РЗЭ в фильтрат составляет 67,25. Пример 2 (по предлагаемому способу) Навеску исходной высококремнистой руды измельчили до размера частиц 0,05 мм. Взяли 25 г руды и добавили по 9,5 мл концентрированных 24 и , взятых в соотношении 11. Тщательно перемешали и поставили в муфельную печь. Высокотемпературную обработку вели при достижении температуры 200 С в течение 2 ч. Полученный спек направляли на водное выщелачивание при ТЖ 18 и температуре 98 С в течение 2 ч. Далее для резкого снижения температуры до 25 С в раствор при перемешивании добавили 50 мл холодной воды (ТЖ 110). При температуре 25 С процесс вели 2 ч. По окончании выщелачивания пульпу отфильтровали. Полученный фильтрат, содержащий, г/л 0,24 2 11,3 А 2 О 3 0,04290 РЗЭ, отправляют на получение концентрата РЗЭ известными методами. Степень извлечения РЗЭ в фильтрат составляет 95,83. Пример 3 (по предлагаемому способу) Навеску исходной высококремнистой руды измельчили до размера частиц 0,05 мм. Взяли 25 г руды и добавили по 9,5 мл концентрированных 24 и , взятых в соотношении 11. Тщательно перемешали и поставили в муфельную печь. Высокотемпературную обработку вели при достижении температуры 200 С в течение 2 ч. Полученный спек направляли на водное выщелачивание при ТЖ 18 и температуре 100 С в течение 2 ч. Далее для резкого снижения температуры до 20 С в раствор при перемешивании добавили 50 мл холодной воды (ТЖ 110). При температуре 20 С процесс вели 2 ч. По окончании выщелачивания пульпу отфильтровали. Полученный фильтрат, содержащий, г/л 0,24 2 12,5 А 23 0,04297 РЗЭ, отправляют на получение концентрата РЗЭ известными методами. Степень извлечения РЗЭ в фильтрат составляет 96. Таким образом, предлагаемый способ извлечения редкоземельных элементов из высококремнистой руды обеспечивает повышение степени извлечения РЗЭ в раствор. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ извлечения редкоземельных элементов из высококремнистой руды,включающий высокотемпературную обработку концентрированной серной кислотой,и последующее водное выщелачивание спека с получением раствора, содержащего редкоземельные элементы,отличающийся тем,что высокотемпературную обработку проводят смесью концентрированных серной и соляной кислот,взятых в соотношении 11, водное выщелачивание спека проводят вначале при ТЖ 18, температуре 98-100 С в течение, предпочтительно, 2 часов, затем продолжают выщелачивание при ТЖ 110 с резким охлаждением раствора до температуры 2025 С в течение, предпочтительно, 2 часов.