Дослідження процесу нітратнокислотної переробки фосфогіпсу з одержанням концентрату рідкісноземельних елементів

Abstract

Мета роботи – дослідити процес вилучення рідкісноземельних елементів із фосфогіпсу шляхом взаємодії його із розчином нітратної кислоти, концентрацією 25, 30 і 35% при співвідношенні «фосфогіпс:кислота» 1:2 та температурі 70°С з одержанням очищеного кальцій сульфату. Створено лабораторну установку нітратнокислотної переробки фосфогіпсу з одержанням концентрату рідкісноземельних елементів. Експериментальні дослідження проводили із застосуванням титриметричного методу із використанням трилону Б для визначення концентрації рідкісноземельних елементів в отриманих фільтратах. Зроблено огляд науково-технічної літератури у області перспективних способів переробки фосфогіпсу. Найбільш альтернативним методом переробки фосфогіпсу є отримання рідкісноземельних елементів шляхом кислотного вилуговування, що забезпечується використанням мінеральних кислот. На основі отриманих даних встановлено, що при підвищенні концентрації нітратної кислоти з 25 до 35%, вміст рідкісноземельних елементів (РЗЕ) у фільтратах зразків підвищується з 0,21 до 1,68 г/дм3 відповідно. З’ясовано, що ступінь вилучення концентрату РЗЕ із фосфогіпсу найвищий при концентрації кислоти 25% і становить 22,8%, а з підвищенням концентрації HNO3 він зменшується майже у 2,5 рази. Визначено оптимальну концентрацію розчину нітратної кислоти, яка становить 25% та взаємодіє з фосфогіпсом для подальшого вилучення осаду рідкісноземельних елементів. Виявлено оптимальну температуру нітратнокислотної переробки фосфогіпсу, що становить 70°С. Одержано закономірності процесу вилучення концентрату рідкісноземельних елементів із фосфогіпсу кислотним вилуговуванням. Науково обґрунтовано використання нітратної кислоти для одержання рідкісноземельних елементів із фосфогіпсу та отримання осаду очищеного фосфогіпсу від розчинних домішок. Визначено вміст рідкісноземельних елементів у фільтраті при різній концентрації кислоти. Встановлено ефективність вилучення осаду рідкісноземельних елементів з фосфогіпсу шляхом взаємодії з розчином нітратної кислоти концентрацією 25, 30 та 35% відповідно. Очищений фосфогіпс надалі може бути використаний для отримання гіпсового в’яжучого в будівельній промисловості та у технології отримання добрив у сільському господарстві. Концентрат рідкісноземельних елементів може бути застосованим в медицині, металургії та в інших галузях як з виділенням окремих елементів так і в цілому.

Цель работы – исследовать процесс извлечения редкоземельных элементов из фосфогипса путем взаимодействия его с азотной кислотой, концентрацией 25, 30 и 35%, при соотношении «фосфогипс кислота» 1: 2 и температуре 70°С с получением очищенного кальций сульфата. Получена лабораторная установка азотно-кислотной обработки фосфогипса с получением концентрата редкоземельных элементов. Экспериментальные исследования проводили с применением титриметрического метода с использованием трилона Б для определения концентрации редкоземельных элементов в полученных фильтратах. На основе полученных данных установлено, что при повышении концентрации кислоты с 25 до 35%, содержание редкоземельных элементов (РЗЭ) в фильтратах образцов повышается с 0,21 до 1,68 г/дм3 соответственно. Установлено, что степень извлечения концентрата РЗЭ из фосфогипса высокий при концентрации кислоты 25% и составляет 22,8%, а с повышением концентрации HNO3 он уменьшается почти в 2,5 раза. Определена оптимальная концентрация раствора азотной кислоты, которая составляет 25% и взаимодействует с фосфогипсом для последующего извлечения осадка редкоземельных элементов. Выявлено оптимальную температуру нитратнокислотной переработки фосфогипса, которая составляет 70°С. Установлены закономерности процесса извлечения концентрата редкоземельных элементов из фосфогипса кислотным выщелачиванием. Научно обосновано использование азотной кислоты для получения редкоземельных элементов из фосфогипса и получения осадка очищенного фосфогипса от растворимых примесей. Определено содержание редкоземельных элементов в фильтрате при различной концентрации кислоты. Установлена эффективность извлечения осадка редкоземельных элементов из фосфогипса путем взаимодействия с азотной кислотой концентрацией 25, 30 и 35% соответственно. Очищенный фосфогипс в дальнейшем может быть использован для получения гипсового вяжущего в строительной промышленности и в технологии получения удобрений в сельском хозяйстве. Концентрат редкоземельных элементов может применяться в медицине, металлургии и других отраслях как с выделением отдельных элементов так и в целом.

Investigate the process of extraction of rare earth elements from phosphogypsum by its interaction with nitric acid, concentration 25, 30 and 35%, at a ratio of "phosphogypsum: acid" 1: 2 and a temperature of 70°C to obtain purified calcium sulfate. Regularities of the process of extraction of concentrate of rare earth elements from phosphogypsum by acid leaching are obtained. Experimental studies were performed using the titrimetric method using Trilon B to determine the concentration of rare earth elements in the obtained filtrates. A review of scientific and technical literature in the field of promising methods of processing phosphogypsum. The most alternative method of processing phosphogypsum is to obtain rare earth elements by acid leaching, which is provided by the use of mineral acids. Based on the obtained data, it was found that when the acid concentration increases from 25 to 35%, the content of rare earth elements (REE) in the filtrates of the samples increases from 0.21 to 1.68 g/dm3, respectively. It was found that the degree of extraction of REE concentrate from phosphogypsum is highest at an acid concentration of 25% and is 22.8%, and with increasing concentration of HNO3, it decreases by almost 2.5 times. The optimal concentration of the nitric acid solution was determined, which is 25% and interacts with phosphogypsum for the subsequent extraction of the precipitate of rare earth elements. The optimal temperature of nitric acid processing of phosphogypsum, which is 70°C, was revealed. Regularities of the process of extraction of concentrate of rare earth elements from phosphogypsum by acid leaching are obtained. The use of nitric acid for the production of rare earth elements from phosphogypsum and for the production of purified phosphogypsum sediment from soluble impurities scientifically substantiated. The content of rare earth elements in the filtrate was determined at various acid concentrations. The efficiency of sediment removal of rare earth elements from phosphogypsum by interaction with nitric acid at a concentration of 25, 30 and 35%, respectively, was established. Purified phosphogypsum can then be used to produce gypsum binder in the construction industry and in fertilizer technology in agriculture. Concentrate of rare earth elements can be used in medicine, metallurgy and other industries with the selection of individual elements and in general.