Экстракционное разделение редкоземельных и сопутствующих им металлов при переработке эвдиалитовых концентратов

• Автор: Жуков, Станислав Викторович
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 117 с. : ил.

Оглавление
Введение

Глава 1. Гидрометаллургия редкоземельного

минерального сырья сравнительный анализ известных технологий

1.1 Характеристика редкоземельного сырья

1.2 Способы переработки редкоземельного сырья

1.2.1 Переработка монацитовых концентратов

1.2.2 Переработка бастнезитовых концентратов

1.2.3 Переработка лопаритовых концентратов

1.2.4 Переработка апатитовых концентратов

1.2.5 Переработка эвдиалитовых концентратов

1.3 Методы разделения редкоземельных металлов
1.3.1 Классические способы разделения РЗМ
1.3.2 Ионообменные методы разделения
1.3.3 Разделение РЗМ экстракцией
1.3.4 Разделение РЗМ и сопутствующих им металлов в концентратах
Глава 2. Методики исследований
2.1 Используемые реактивы
2.2 Постановка экспериментальных исследований
2.3 Методы анализа
Глава 3. Жидкостная экстракция катионов металлов, сопутствующих РЗМ при переработке эвдиалитового сырья
3.1 Экстракция катионов металлов растворами олеиновой кислоты
3.1.1 Экстракция железа III
3.1.2 Экстракция алюминия III
3.1.3 Экстракция марганца И
3.2 Экстракция катионов металлов растворами нафтеновой кислоты
3.2.1 Экстракция железа III
3.2.2 Экстракция алюминия III
3.2.3 Экстракция марганца II
Глава 4 Принципиальна технологическая
схема экстракционного разделения редкоземельных и сопутствующих им металлов при переработке эвдиалитовых концентратов
4.1 Условия разделения катионов железа III, алюминия,
марганца и РЗМ
4.2 Технологические операции
Заключение
Литература


Государственного контракта № . Анализ известных технологических схем получения чистых оксидов РЗМ из низкоконцентрированного сырья. Физико-химический анализ гидрометаллургических систем при переработке редкоземельного сырья методом жидкостной экстракции. Экспериментальное исследование экстракционных равновесий в зависимости от технологически значимых параметров. Экспериментальное исследование показателей передела экстракционного разделения РЗМ и сопутствующих им металлов в сернокислотной схеме переработки эвдиалитовых концентратов. Разработка рациональных технологических решений по отделению РЗМ от примесных элементов. В работе использована совокупность экспериментальных и теоретических методов исследований. Экспериментальные исследования выполнялись в лабораторном и укрупненно-лабораторном масштабе. Теоретические исследования выполнялись методом математического моделирования многокомпонентных ионно-молекулярных систем и использованием принципа минимизации энергии Гиббса. Научная новизна. Определены показатели извлечения из водных растворов в органическую фазу железа, алюминия и марганца от pH и концентрации экстрагента при их экстракции олеиновой и нафтеновыми кислотами. Получены значения термодинамических функций экстракционных равновесий с участием карбоновых кислот, положенные в основу построения рядов экстрагируемости, что позволяет определить термодинамическую возможность и теоретические показатели разделения РЗМ и примесных элементов. Разработана принципиальная технологическая схема отделения редкоземельных металлов и иттрия от сопутствующих элементов при комплексной переработке эвдиалитовых концентратов, обеспечивающая снизить количество единиц оборудования и повысить экологическую безопасность экстракционного передела. РЗМ, Ре3*; А+; Мп2+. Для эффективного отделения РЗМ от примесных элементов при гидрометаллургической переработке эвдиалитовых концентратов следует использовать процесс экстракции растворами олеиновой и нафтеновых кислот в разбавителе при повышении pH от 4,0 до 5,5, что позволяет обеспечить эффективное разделение металлов при использовании четырехступенчатой экстракции, снизить количество единиц оборудования и повысить экологическую безопасность экстракционного передела. Практическая значимость. Экстракция при использовании карбоновых кислот является универсальным техническим решением, обеспечивающее эффективное разделение и повышение экологической безопасности при переработке растворов содержащих РЗМ и примесные элементы. Применение экстракции карбоновыми кислотами в гидрометаллургии эвдиалитовых концентратов позволяет снизить количество ступеней экстракции и технологических операций, сократить число оборудования уменьшить затраты на экстрагенты и повысить экологическую безопасность выделения РЗМ за счет снижения класса опасности. Полученные результаты могут быть использованы в лекционных курсах и учебных пособиях по дисциплинам «Теория гидрометаллургических процессов», «Металлургия редких металлов». Глава 1. Общая массовая доля лантаноидов лантаноидов в земной коре составляет около 0, масс. Известно более 0 минералов, содержащих в своем составе редкоземельные металлы, однако, большинство из них не имеют практического значения. По химической природе минералы представлены силикатами, карбонатами, тантало-ниобатами, фторидами и титано-ниобатами. Рис. Содержание лантаноидов в земной коре в зависимости от порядкового номера элемента. На сегодняшний промышленное значение имеют монацит, лопарит (пирохлор), бастнезиг, эвксенит, ксенотим и паризит (иттропаризит). В последнее время исследователей интересует минерал эвдиалит, который тоже можно рассматривать как перспективное сырье для получения редкоземельных металлов [2]. Преимущества эвдиалита: содержание свыше % от суммы лантаноидов наиболее ценных металлов иттриевой группы и легко вскрывается кислотами [3]. Состав некоторых редкоземельных минералов представлен в таблице 1. Химический состав некоторых редкоземельных минералов [4]. Компонент Содержание, масс. Компонент Содержание, масс.