Способ выделения редкоземельных элементов из фторидных соединений

(71) Институт химии и технологии редкихзлементов и минеральнаГО сырья Кол ьскОГОнаучного центра им, С,(У 1.Кирова АН СССР72) В,Н.Лебедев. В,А,(У 1 аслобоев, Л,А,Попова и В,И.Захаров56) Патент Японии М 52-134900,кл. С 01 Г 17/00, 1978,(54) СПОСОБ ВЬДЕЛЕНИЯ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЗЛЕМЕНТОВ ИЗ ФТОРИДНЫХСОЕДИНЕНИЙ Изобретение относится к металлургии редких металлов, в частности к способам выделения редкоземельных элементов (РЗЭ) из продуктов его переработки и некоторых видов редкоземельного сырья,Известен способ переработки фторидных концентратов путем разложения серной кислотой, термической атгонки фтора и водного или кислотного выщелачивания спека,Недостатком этого способа является сложность термического прсцесса с улавливанием фтора, а также многоступенчатая переработка сернокислых рас Гворов выщелачивания при получении редкоземельной продукции,Наиболее близким к изобретению является способ перевода фторидов РЗЗ в раствор обработкой их насыщенным раствором борной кислоты в 6 (У( соляной или азотной ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРГТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ(57) Использование: выделение редкоземельн ых элементов (Р 3 Э) из и роду ктов его переработки и некоторых видов редкоземельного" сырья, Сущность изобретения; пробу обрабатывают 2,5 - 3,5 (у 1 раствором азотной кислоты в присутствии фторакцептора - кремнийсодержащего соединения при малярном соотношенийфторид-ионов и диоксида крмйия, равном 4,5-6,5, В качестве кремнийсодержащих соединений используют силикатные минералы нефелин или эвдиалит, а обработку проводят при 50- 90 С, В качестве фтаракцептора может быть использована смесь кремнййсодержащега соеди(ения и нитрата калия или натрия при малярном соотношении диоксид кремния и нитрата калия или натрия, равном 1;2 - 4). 2 з,п. ф-лы, 1 табл,кислоте при температуре кйпенйя в тевбние1 ч при Т:Ж = 1:30,Способ достаточно эффективен, однаковследствие высокой стоигмости и дефицитности барнай.клслоты не может быть применим в крупномасштабных редкоземельныхпроизводствах,Цель(а изобретения является удешевление процесса выделения РЗЗ из фторидныхсоединений,Поставленная цепь достигается тем, чтосогласно способу выделения редкоземельных элементов из фторидных соединений,вкл(оча(а(цему обработку пробы азотнокислым раствором в присутствии фторакцептора, в качестве фторакцептара используютдиаксид кремния при молярйам соотношении фторид-ионов и диоксида кремния, равном 4,5 6,о, = обрбогку проводя 12, 3,. Урастворам азотной кислОты.+НгЯГв+ 2 РгО Дй Диоксид кремния используют в виде силикатных минералов нефелина или звдиалита, а обработку проводят при 50-90 ОС,Кроме того, повышению извлечения .РЗЭ в раствор способствует использование в качестве фторакцептора смеси диоксида кремния и нитрата калия или натрия при молярном соотйошении диоксида кремния и нитрата натрия или калия, равном 1:(2-4),Сущность способа состоит в том, что в азотнокислом растворе диоксид кремния связывает фтор в соединение НгЯРВ, в результате чего фториды РЗЭ переходят в раствор в виде хорошо растворимых нитратов. При использовании смеси диоксида кремния и нитрата натрия или калия фтор связывается в малорастворимое соединение Наг(Кг)ЯГь, что способствует сдвигу равновесия в сторону образования нитратов РЗЭ,При этом применяют новые Фторакцепторы для фторидов РЗЭ - диоксид кремния, силикатные минералы или смеси диоксида кремния с нитратом натрия или калия,Количество диоксида кремния обосновывается связыванием Фтора в соединение НгЯРВ в пределах молярного отноцения Г:ЯОг = 45-6,5. Увеличение нормы диоксида кремния до соотношения 1=;ЯОг 4,5 не увеличивает извлечение РЗЭ в раствор, но увеличивает массу осадка, что ухудшает процесс, Снижение нормы ЯОг до соотношения . Г:ЯОг 6,5 уменьшает извлечение РЗЭ в раствор. Норма добавки силикатных минералов эвдиаллта или нефелина рассчитываетсяпо содержанию в них ЯОг. Температурные пределы обоснованы условиями разложения материалов, При температуре менее 50 С степень разложения.минералов неполная, поэтому не весь Я 02 участвует в процессе. Температуры 90 С достаточно для полного разложения силикатов, повышение температуры не приводит к увеличению выхода РЗЭ в-раствор,Норма нитрата натрия или калия обоснована образованием малорастворимой соли КагЯГб или К 2 Я -б. Стехиометрической нормы Ма(К)КОЗ, т.е. молярного отношения ЯОг:МайОз = 1:2 достаточно для повышения извлечения РЗЭ в раствор с 89 до 9597, двухкратной нормы достаточно нетолько дпя повйшения извлечения РЗЭ враствор, йо и для перевода фтора.в осадоккремнефторида натрия или калия,Концентрация кислоты определяется равстворимостью РЗЭ и ЯОг и связыванием нитрат-ионов по реакции При концентрации кислоты менее 2,5моль/л резко снижается извлечение РЗЭвследствие уменьшения растворимостиФторидов РЗЭ и ЯОг, Повышение кислотности более 3,5 моль/л не приводит к увеличению выхода РЗЭ и вызывает затрудненияпри выделении РЗЭ из раствора.П р и м е р 1, 10 г Фторидного осадка,полученного разложением попарите плавиковой кислотой и содержащего, мас.4:пгОэ 43,8; Г 30,5; Т 1 Ог 3,5; СаО 6,3; Яг 0 4,3;йагО 6,2, распульповывают при комнатнойтемпературе в 50 мл 3 м/л НИОз, Вводят 1,44г ЯОг (6,6 моль/моль) и пеоемешивают втечение 3 ч, Фазы разделяют и анализируютна .пгОэ и Г,Результаты опытов приведены в таблице,П р и м е р 2. Осуществляют аналогичнопримеру 1, но вводят 2,1 г ЯОг (4,6моль/моль) и обрабатывают 2 ч.П р и м е р 3. Проводят аналогичнопримеру 1, но вводят 1,21 г ЯОг (8моль/моль).П р и м е р 4, 3,4 г нефелина распульповывают в 75 мл Воды, нагревают до 50 С иВводят 40 г 56 Д НИОз, Через 0,5 ч в пульпу,содеркащую 3,5 моль/л 1-ИОэ, вводят 10 гФторидов РЗЭ, далее как в примере 1,П р и м е р 5, Проводят аналогичнопримеру 1, но распульповывают 2 г Я 1-штоФа, Выделенного иэ эвдиалитового концентрата (1,3 г ЯОг).П р и м е р б. Проводят аналогичнопримеру 1, но.распульповывают В 100 мл 3моль/л НКОз, вводят 1,66 г ЯОг (6,0моль/моль) и 4,8 г ИВКОВ(ЯОгЯаМОз = 1:2).П р и м е р 7, Проводят аналогичнопримеру б, но вводят 9,2 г МаМОз(ЯОг:МаКОэ =- 1:4),П р и м е р 8. 3 4 г эВдиалита распульповывают в 75 мл воды при 90 С, вводят 40 г56, НИОз. Через 0,5 ч в пульпу с кислотностью 3,4 моль/л вводят 10 г фторидов РЗЭ иеще через 1 ч - 7,2 г ККОз. Перемешивают 3ч без нагревания,П р и м е р 9. Проводят как в примере 8,но процесс ведут при 40"С.П р и м е р 10. 10 г фторидного осадкасостава как в примере 1 распульповываютпри комнатной температуре в 100 мл 2,5 МНМОэ, вводят при перемешивании 1,44 гЯОг (2 г Я 1-штофа из нефелина) и перемешивают 3 ч. Фазы разделяют и анализируют,П р и м е р 11, Проводят как в примере1, но распульповывают в 50 мл 2 М НМОз.При использовании предлагаемого способа имеет место существенное удешевлее процесса за счет применения болееШевых и доступных реагентов, Кроме то5 го, при использовании силикатных минералов содержащих РЗЭ, например эвдиалита, происходит дополнительное обогащение раствора. 5Формула изобретения1 Способ выделения редкоземельных элементов из фторидных соединений, включающий обработку пробы азотнокислым 10 раствором в присутствии фторакцептора, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью удешевления процесса, в качестве фторакцептора используютдиоксид кремния при молярном сооншени фторид-ионов и дносида 15гаПрииер Реагенты Раствор е та л йЮО,%а+К) 2,2 г 19,0 92 11,2 , 26 3,4 г иефелина утствует в пересвете оставитель В,Маслобоевехред ММоргентал Корректор Н.Милюкова ктор Т,Лазаренко Заказ 2.863 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5роизводственно-издэтельский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 1 1,442 2,1.1,г 1Нефелии1 441,661,663,4Эвдиалит9 3,4Эелиали10 1,411 1,44чт кремния, равном 4,5-6,5, а обработку про водят 2,5-3,5 М раствором азотной кислоты. 2, Способ по и 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что диоксид кремния используют в виде силикатных минералов.нефелина или эвдиалитэ, а обработку проводят при 50 - 90 С,3. Способ попп.1 и 2, отличающийс я тем, что в качестве фтор-акцептора используют смесь диоксида кремния и нитрата калия или натрия при молярном соотношении диоксида кремния и нитрата натрия или калия, равном 1:2 - 4,