Сернокислотный способ

Этот способ переработки монацита состоит в разложении концентрата крепкой серной кислотой с последующим выщелачиванием водой сульфатов РЗЭ и тория.

Разложение. Измельченный монациотовый концентрат (~ 0,15 - 0,1 мм) разлагают концентрированной серной кислотой при 180 - 200 °С (1,5 - 2 т на 1т концентрата, что в 2,5 - 3 раза превышает стехиометрически необходимое количество) в течение 2 - 4 ч. Разложение ведут в стальных или чугунных аппаратах периодического действия с мешалкой или в барабанных вращающихся сульфатизаторах с автоматической подачей серной кислоты и концентрата и непрерывной выгрузкой получаемого продукта.

Основные реакции, протекающие при разложении:

2 LnPO₄ + 3 H₂SO₄ → Ln₂(SO₄)₃ + 2 Н₃РO₄ (5.1.)

Th₃(PO₄)₄ + 6 H₂SO₄ → 3 Th(SO₄)₂ + 4 H₃PO₄ (5.2)

Минералы титана - ильменит и рутил - также разлагаются серной кислотой с образованием сульфатов титана.

После окончания разложения пастообразную реакционную массу выщелачивают в стальных освинцованных аппаратах холодной водой (10 л на 1 кг разлагаемого концентрата). Такое разбавление необходимо для обеспечения перевода в раствор сульфатов РЗЭ и тория. К концу выщелачивания температура раствора должна быть не выше 20 - 25 °С, так как растворимость сульфатов РЗЭ сильно понижается с повышением температуры.

Растворы содержат редкие земли, торий, фосфорную кислоту, избыточную серную кислоту, примеси титана, железа, а также один из продуктов распада тория - мезоторий (изотоп радия). Для его выделения в раствор добавляют хлорид бария. Образующийся сульфат бария служит носителем, с которым соосаждается изоморфный с ним сульфат радия.

Раздельное выделение тория и РЗЭ из сульфатных растворов. Различные технологические схемы сернокислотного способа переработки монацитовых концентратов отличаются одна от другой вариантами выделения из сернокислых растворов ториевого концентрата и концентрата РЗЭ.

Наиболее распространен способ ступенчатой нейтрализации растворов с осаждением фосфатов тория и РЗЭ, основан на различии рН выделения фосфата тория и фосфатов лантаноидов: фосфат тория выделяется из сернокислых растворов при рН = 1,0, в то время как фосфаты РЗЭ осаждаются при рН ≈ 2,3.

Нейтрализацию обычно ведут разбавленными растворами аммиака. После нейтрализации раствора до рН = 1 и нагревания до кипения около 99 % тория выделяется в составе малорастворимого пирофосфата тория ThP₂О₇. Вместе с торием соосаждается 5-8% лантаноидов (по отношению к их содержанию в растворе).

Раствор после отделения осадка фосфата тория нейтрализуют аммиаком до рН = 2,3. При этом большая часть РЗЭ осаждается, по всей вероятности, в составе кислых фосфатов типа (Ln)₂(HPО₄)₃. Осадок направляют на операции получения чистых соединений РЗЭ. Фильтрат, в котором содержится некоторое количество РЗЭ и уран, нейтрализуют аммиаком до рН = 6,0 для осаждения гидроксида уранила вместе с оставшимися в растворе лантаноидами. Осадок содержит до 1 % урана и представляет собой концентрат, направляемый на извлечение урана.

Дата добавления: 2014-01-11