Извлечение цветных и редких металлов из отходов металлургического производства и нетрадиционных источников сырья с использованием кристаллизационных и сорбционных процессов

• Автор: Черемисина, Ольга Владимировна
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 363 с. : ил.

Оглавление
Введение.
Глава 1 Кристаллизационное извлечение фосфатов и фторидов редкоземельных металлов на затравочных фазах.
1.1 Редкоземельное сырье Кольского полуострова и методы комплексной переработки апатитового концентрата

1.2 Экспериментальные методы роста кристаллов

1.3 Выбор твердой фазы для выделения редкоземельных металлов из растворов экстракционных фосфорных кислот

1.4 Области метастабильности растворов экстракционных фосфорных кислот.

1.5 Получение затравочных кристаллов соединений редкоземельных металлов.

1.6 Формы кристаллизации лантаноидов из фосфорнокислых

растворов

Глава 2 Термодинамика и кинетика кристаллизации соединений РЗМ

из фосфорнокислых растворов
2.1 Термодинамический расчет и экспериментальные исследования растворимости фосфата церия III при различных температурах и концентрациях кислоты
2.2 Гермодинамика растворимости фосфатов редкоземельных металлов в многокомпонентных фосфорнокислых растворах
2.3 Кинетика кристаллизации фосфатов и фторидов лантаноидов из
промышленных растворов экстракционных фосфорных кислот
Глава 3 Технология извлечения фосфатов и фторидов редкоземельных металлов из растворов оборотных и продукционных фосфорных кислот
3.1 Параметры кристаллизационного извлечения в динамических условиях
3.2 Опытнопромышленная установка.
Глава 4 Кинетика и термодинамика ионообменных процессов на неорганических сорбентах
4.1 Комплексное использование железомарганцевых конкреций в качестве сорбента.
4.2 Модификация и сорбционные свойства неорганического сорбента
на основе железомарганцевых конкреций
4.3 Кинетика сорбции катионов железа 2, никеля 2 и
стронция.
4.4 Ионный обмен катионов цветных металлов и натрия на железомарганцевых конкрециях.
4.5 Испытания сорбционного материала на основе
железомарганцевых конкреций
5 Физикохимическое обоснование извлечения тяжелых металлов из почв и грунтов.
5.1 Формы фиксации радиоактивных металлов в почвах и фунтах и способы извлечения.
5.2 Сорбция катионов Бг и Ре различными компонентами грунта.
5.3 Кинетика десорбции радионуклидов 7Сз и 8г из почв и фунтов
5.4 Поведение стронция и цезия в процессе дезактивации.
Глава 6. Технологии кучного и конвективного выщелачивания
6.1 Технология кучного выщелачивания.
6.2 Технология конвективного выщелачивания.
6.3 Схема цепи аппаратов.
Заключение.
Список литературы


При снижении кислотности раствора последовательно выпадают в осадок при pH = 0,8 - 1,4 фосфат железа с примесями фосфатов лантаноидов; при pH = 1,6 -1,9 - фосфаты лантаноидов с примесями фосфатов алюминия и кальция; при pH 1,9 - фосфаты алюминия и кальция []. Поэтому фосфатные осадки наряду с РЗМ содержат железо, алюминий, титан, причем их количество увеличивается со снижением кислотности. Смирновой И. П. [] установлено, что в процессе нейтрализации нитратно-фосфатного раствора осаждение РЗМ происходит в неравновесных условиях. Известно также, что в редкоземельно-кальциевых нитратно-фосфатных средах состояние лантаноидов неустойчиво, выдерживание таких растворов сопровождается образованием осадков, перераспределением элементов между фазами, что затрудняет их дальнейшую переработку []. Лебедев В. Н. [] изучал распределение РЗМ при нейтрализации нитратно-фосфатных растворов. Установлено, что полное осаждение фосфатов происходит в интервале от pH = 1,3 для церия, до pH = 4,8 для лютеция. Однако осаждению РЗМ препятствует присутствие в растворе фтор-ионов. Для улучшения выделения фосфатов РЗМ из вязкого нитратнофосфатного раствора было предложено [, ] предварительное обесфторива-ние раствора добавлением нитрата натрия и вымораживание основной части нитрата кальция в виде Са(М0з)2*4Н охлаждением раствора до 5 - °С. Авторы работы [] исследовали разложение стронций-редкоземельмого апатита азотной кислотой с расходом меньше стехиометрического и показали, что уже на стадии вскрытия можно отделить основную часть лантаноидов и стронция от фосфора и кальция. При этом РЗМ выделяются в осадок на стадии вскрытия в виде редкоземельных фосфатов (до % ЬгьОз), стронций - в виде плохо растворимого в концентрированной НМ нитрата стронция, а азотнокислотная вытяжка может перерабатываться на минеральные удобрения по любой известной технологии []. Недостатком предложенных процессов являются трудная фильтрусмость РЗМ-содержащих осадков, а также более низкое извлечение тяжелых РЗМ и иттрия, которое объясняют более высокой растворимостью фосфатов тяжелых РЗМ и иттрия в азотно-фосфорнокислотных растворах []. Поэтому исследование способов получения хорошо фильтрующихся концентратов лантаноидов из фосфатно-азотнокислотных растворов, получающихся при переработке апатита, также остается актуальным []. Другим затруднением, не позволяющим предприятиям минеральных удобрений переходить на комплексную технологию извлечения РЗМ (в том числе стронция) из апатита, является то, что выделение и получение соединений стронция и оксидов РЗМ требует значительного расхода дефицитной азотной кислоты, которую в условиях Мурманской области необходимо завозить из других регионов. Авторами [] предлагается экстрагировать излишек азотной кислоты из нитратно-фосфатного раствора и использовать его в процессе разложения апатита. Хотя применение экстрагированной азотной кислоты для разложения затруднительно из-за ее сильного, до 2 - 3 моль-дм'3, разбавления. Идея экстракции азотной кислоты может быть осуществлена с целью доизвлечения некоторой части средних и иттриевьгх редкоземельных элементов, теряемых при осаждении фосфатов, а также использование экстракта с азотной кислотой при экстракционной очистке РЗМ от фосфора. Основная масса апатита перерабатывается сернокислотной экстракцией на экстракционную фосфорную кислоту, которая в основном идет на получение фосфорных удобрений, а также используется для получения фосфата натрия. Этот способ заключается в обработке измельченного апатита избытком серной кислоты с получением продукционной экстракционной фосфорной кислоты и фосфогипса, содержащего неразложившиеся фосфаты. Серную кислоту доук-репляют оборотной экстракционной фосфорной кислотой, полученной смешением части ПЭФК с промывной водой (после промывки фосфогипса) и используют для повторного извлечения фосфорной кислоты из апатита. Схема получения экстракционной фосфорной кислоты приведена на рисунке 1. Концентрат из бункера 1 дозатором 2 подают в первую секцию 3 цилиндрического многосекционного экстрактора 3, 4, 5, куда поступает Н, ОЭФК и циркулирующая из последней стадии экстрактора пульпа. В качестве экстракторов используют чаны с лопастными мешалками.