Переработка уран - ториевых руд

Переработка тортвейтита

Существуют следующие способы:

1) кислотные (вскрытие HCl, H₂S0₄, NH₄HF₂, плавиковой кислотой);

2) щелочные (сплавление с NaOH, спекание с Na₂C0₃);

3) карбидный;

4) хлорирование.

Кислотное вскрытие требует многократного повторения процесса. При высокотемпературном вскрытии щелочью или содой

Sc₂0₃·2SiO₂ + 2 Na₂C0₃ = Sc₂0₃ + 2 Na₂SiO₃ + 2 C0₂ (5.21)

Скандий остается после водного выщелачивания спека в остатке. Остаток растворяют в НС1; аммиаком осаждают гидроксид скандия. Растворяя гидроксид в 6 - 8 н. НС1 и экстрагируя эфиром, отделяют железо. Остальные примеси отделяют, экстрагируя эфиром роданид скандия. После отгонки эфира скандий осаждают в виде двойного тартрата с аммонием; извлечение равно 96 %.

Карбидный способ заключается в образовании карбидов в результате нагревания при 1800 — 2100 °С смеси минерала и древесного угля (соотношение 1:1,2). При обработке карбидов соляной кислотой в раствор переходят Sc, РЗЭ, Al, Fe, Ti, Zr. Карбид кремния соляная кислота почти не разлагает. Из раствора осаждают оксалат скандия, после повторного переосаждения получают богатый скандиевый концентрат, содержащий 10 % оксидов РЗЭ. Дальнейшую очистку ведут дробным осаждением гидроксидов и ионным обменом.

При переработке хлорированием тортвейтит в смеси с углем нагревают в токе хлора при 900 — 1000 °С. Различие температур кипения и конденсации хлоридов элементов, составляющих минерал, дает возможность их разделить в процессе конденсации. Хлориды Si, Zr, Al, Fe, Ti конденсируются ниже 400 °C; ScCl₃ - при 600 - 900 °C; выход равен 87,5 %. В зоне хлорирования в плаве остаются хлориды РЗЭ.

По технологической схеме уранового завода в Солт-Лейк-Сити (США, штат Юта) получают растворы, в которых наряду с ураном содержится 0,001 г/л Sc₂0₃. При экстракции урана 0,1 M раствором додецилфосфорной кислоты в керосине скандий переходит в экстракт вместе с ураном, торием, титаном. Уран реэкстрагируют 10 н. НС1; скандий остается в органической фазе вместе с торием и титаном и концентрируется до 0,1 г/л Sc₂0₃. Из экстрагента действием плавиковой кислоты осаждают фториды скандия и тория. Скандиево-ториевый кек, содержащий 10 % Sc₂0₃ и 20 % Th0₂, перерабатывают с целью извлечения скандия. Фторидный кек вскрывают 15%-ным раствором NaOH при 75 - 90 °С в течение 4 ч. Образовавшиеся гидроксиды обрабатывают соляной кислотой при 100 °С, устанавливая рН = 4; этим достигается очистка от Zr, Th, Ti, Si частично от Fe (III), которые остаются в осадке. Из раствора щавелевой кислотой осаждают скандий. Оксалат скандия отфильтровывают, сушат, прокаливают.

Для получения Sc₂0₃ чистотой более 99,5 % дальнейшую очистку от примесей ведут экстракционным методом после растворения Sc₂0₃ в соляной кислоте. Экстрагируют диэтиловым эфиром в присутствии NH₄CNS. Из органической фазы скандий реэкстрагируют водой и аммиаком осаждают в составе гидроксида; прокаливанием при 700 °С гидроксид переводят в Sc₂0₃.

Для извлечения скандия вместе с ураном из сернокислых растворов после выщелачивания урановой руды (завод Порт-Пири, Австралия) используют Д2ЭГФК. После реэкстракции урана скандий накапливается в органической фазе. После содовой обработки экстракта получают кек, содержащий, %; Sc 0,14, Th 0,14, Ti 0,3, U₃O₈ 24, Fe 38. Извлечение из кека 90% Sc с получением оксида скандия чистотой 99,6 %.

По этой схеме кек вскрывают серной кислотой, скандий концентрируют, экстрагируя 10 %-ным раствором первичного алкиламина. При этом в экстаракт переходит 97 % Sc, 97 % Th, 55% Ti, 7 % U, 2 % Fe, предварительно Fe (III) восстанавливают S0₂ в присутствии активированного угля до Fe (П)Л После реэкстракции 2 н. НС1 соотношение скандия и примесей изменяется от 1:410 до 1:10. Дальнейшие операции предусматривают доочистку скандия. От урана скандий отделяют сорбцией на анионите, от тория — экстракцией роданидного комплекса скандия метилизобутилкетоном. Окончательно скандий выделяют в составе оксалата, который при прокаливании переходит в оксид.

Дата добавления: 2014-01-11