Большаков - Химия и технология редких и рассеянных элементов (т.2) (1108617), страница 24
Текст из файла (страница 24)
Подавляющее большинство месторождений РЗЭ комплексные, разрабатываются с целью извлечения и других ценных компонентов (Та, ЫЬ, Уг, ТЬ, ()). Часто РЗЭ извлекают попутно [12]. Из зарубежных стран наиболее богаты ресурсами РЗЭ США (-48ог6 запасов)„затем Индия, Кения, Канада, Бразилия, ЮАР. На долю остальных стран приходится О,бой [27]. 99,9 всех учтенных запасов РЗЭ сосредоточена в мопаците и бастнезите.
Производство монацитовых концентратов в отдельных странах, по данным [26] в 1969 г. (в тоннах): Австралия — 3825, Индия — 3465, Бразилия— 1982,7, Малайзия — 2160, Тайланд — 64,8, Шри Ланка — 56,0, Нигерия — 13,0. Данные по США за этот период не опубликованы, однако имеются сообщения об увеличении объема производства концентратов монацита и бастнезита на 17ог6 в 1969 г. по сравнению с 1968 г. Предприятия редкоземельной промьппленности в 1969 г. переработали бастнгзитовых концентратов па 23% больше, чем в 1968 г., что вдвое превышает количество монацита, переработанное в том же 1968 г.
[26]. С 1969 г. в США производство концентратов РЗЭ приостановлено в связи с тем, что накопленные запасы вполне удовлетворяли спрос. В настоящее время создалось такое положение, что мощность предприятий капиталистических стран по добыче сырья и концентратов РЗЭ не менее чем вдвое превышает потребность в них [3]. Монацит до недавнего времени был основным источником и перерабатывался на торий и РЗЭ.
Несколько лет назад положение изменилось. В связи с ростом спроса на европий возросла экономическая ценность бастнезита, благодаря большему содержанию в нем европия [ 0,1',4 Еп,Оз) по сравнению с монацитом [0,047о ЕпзОз). Наряду с этим бастнезит имеетеще и то преимущество, что практически не содержит тория, осложняющего технологическую переработку вследствие его радиоактивности. Потребность в торин внастоящее время меньше, чем его уже произведено, и во многих странах он находится в государственном резерве.
Реальным источником нттриевых РЗЭ и европия могут считаться эвксенит, отходы от переработки урановых руд и ксенотим, извлекаемый попутно при разработке оловянных руд [22]. Известно лишь одно имеющее промышленное значение месторождение эвксенита, запасы которого составляют 0,1ого от общих ресурсов РЗЭ. В годы второй мировой войны РЗЭ в Германии извлекали из апатита. После войны работы по извлечению РЗЭ из апатитов производи- * Если содеркгаиие ТЮз преобладает над содержанием ЫЬзОз и Та,Оз, то минерал носит название поликраа.
— 92— 3,5 О,! 0,3 О,'6 0,2 О,! 28,0 1,о Состав % !7,0 29,9 3,9 !1,о 1,3 0,00! 0,5 0,9 0,3 64,8 О Со О Рг»О» ЬМ»О 3гп»Оз Е О Оозоа Узоа У! О Е Ьп»О»+У»О» тЬО, МяО С»О А!»О»+Ро»0» т!Оз Его, РО 5!О, — 93— лись в ряде стран [ГДР, ПНР, ВНР). Технология извлечения РЗЭ из апатнта освоена в Финляндии. Интерес к подобному виду сырья как источнику РЗЭ проявляют США и Канада [22]. Общие ресурсы редкоземельных элементов достаточно велики и по данным зарубежной печати запасы промышленно освоенных или пригодных к освоению месторождений составляют 15 — 20 млн. т, считая на [.п»О».
В большинстве случаев месторождения расположены в доступных районах и могут эффективно разрабатываться [22]. Основной источник монацита — прибрежно-морские и аллювиальные россыпи, широко распространенные в США, Бразилии, Индии, Канаде, Конго, Шри Ланке, Малагасийской республике, Уругвае [12]. Чаще всего монацит встречается совместно с ильменитом, рутилом, цирконом, гранатом, магнетитом, турмалином [27]. Технически пригодны залежи, содержащие 0,1 — 5«го монацита. Состав монацитовых месторождений настолько различен, что дать подробную общую схему обогащения невозможно. Тяжелые минералы [циркон, ильменит, монацит и др.) обычно отделяют от пустой породы грохочением.
Полученный таким путем коллективный концентрат в дальнейшем обогащают, получая в конце процесса несколько ценных концентратов. Для отделения рутила н ильменита коллективный концентрат подвергают электростатической сепарации. Основу метода составляет разная способность частиц минералов, попадающих в электрическое поле, приобретать заряд. Необходимое условие электростатической сепарации — предварительное высушивание материала [29].
Прн электростатической сепарации неэлектропроводные циркон н монацит отделяются от электропроводных титановых минералов, концентрируясь в «хвостах». «Хвостыгн содержащие монацит и циркон, переочищают на спиральных сепараторах, где от них дополнительно отделяется [по плотности) пустая порода. Затем их подвергают повторной электростатической сепарации для дополнительного отделения рутнла. Монацит и циркон разделяют электромагнитной сепарацией, основанной на различной магнитной восприимчивости указанных минералов. Слабомагнитный монацит, попадая в магнитное поле, намагничивается и отделяется от немагнитного циркона, остающегося в хвостах. Для «доводки» концентратов в некоторых случаях применяют гравитационный метод обогащения или флотацию.
На рис. 22 представлена схема обогащения, принятая на одной из обогатительных фабрик в США [12]. Состав товарного монацнтового концентрата из штата Айдахо, США [30]: Коллектввиый концентрат Сушка Электростатическая сепарация Т1 -концентрат Хваеты оицентрат Хвосты онцентрат Хвооты Электромагнитная сепарация Хвосты Концентрат (иув цирка- на, 2-Зре Ретбе (лвосты) (в отвал) Рутил Хвоеты Концентрат трат) Рис. 22, Схема переработки коллективного концентрата (США, Флорида) Рутил (концент- рат с 92% ТРЭ ) Ильменит (в ромпродукт е 60У ТРЭт) велты (93Уе-ны цирков) Промышленные месторождения бастнезита находятся в США (Маунтии Пасс), Швеции, Руанда-Урунди П2). Бастнезит часто ассоциируется с барнтом, кальцитом, плавиковым шпатом и кварцем. Руду, содержащую до 10% бастнезита, обогащают комбинированным способом с применением физических и химических методов. Вначале руду, измельченную до 19 мм, подвергают флотационному обогащению, в результате чего получают 60%-ный концентрат.
Его высушивают и обжигают во вращающейся печи при 650', затем обрабатывают соляной кислотой. После сгущения, фильтрации„сушки и обжига получают концентрат, содержащий -90% 1.п,О, (12). Предложено руды, содержащие карбонаты РЗЭ, после измельчения нагревать до 1000 — 1200', затем обрабатывать водой. Полученную суспензию, содержащую 5 — 10% 1.п,О„подвергают мокрому гравитационному обогащению для отделения более тяжелых окислов РЗЭ от сопутствующих им элементов (31).
Типичный состав технического бастиезитового концентрата !31! (%): Ьа,04 — 24,6, Се,04 — 47,1, Рг,04 — 4,4; 5?6,04 — 12,6, ВтхО,— 0,7, окислы остальных РЗ элементов — 0,5, ТЮ,— О,1, (М80+ + СаО + ВаО + А?404 + Ре404 + Т?О4 + ЕгО, + Р + Р,О4 + + 510, + 50) — 100. Известно о разработке лищь одного месторождения эвксенита в США, хотя его залежи найдены в ЮАР, Он залегает совместно с монацитом и колумбитом. При обогащении на начальных стадиях, включая первую магнитную сепарацию, концентрируется вместе с упомянутыми минералами в слабомагнитной фракции. При дальнейшем обогащении электростатической сепарацией происходит разделение на монацитовую и эвксеиито-колумбитовую фракции.
Эвксенито-колумбитовую фракцию доводят до нужной кондиции сначала на электровибрационном грохоте, затем на магнитном ленточном сепараторе. Среднее содержание в таком концентрате (%): (г',О, + Ьп,04) — 15 — 17; (Та,О, + 5?Ь,О,) — 32, (?)О, + 130,) — 10, ТЮ4 — 2, ТгО4 — 21 !121. Переработка монацита. Методы разложения редкоземельного сырья весьма разнообразны, выбор их в каждом конкретном случае определяется прежде всего составом исходного сырья. Один из основных источников РЗЭ и тория в настоящее время — монацит.
Технология его переработки разработана ранее другого сырья и внедрена в промышленность во многих странах. В настоящее время моиацитовые концентраты перерабатывают двумя методами: 1) сернокислотным, 2) щелочным. Сернокислотный метод. Метод наиболее старый и широко распространенный. Он основан на следующих реакциях !28, 34): 2ЬпРО4+ ЗН4304 = Ьп4(304)4+ 2Н~РО4 тьэ(РО4) 4 + 6н 4504 = зть(зО04 + 4н3Р04 В связи с присутствием в концентрате двуокиси кремния (ииогда до 6%) при разложении моиацита серной кислотой протекают следую. щие реакции 133]: таз!Оа + 2н~зО~ = ть(зО~\~+ 3!0~ .1- зн~О 3!0~ ° хн~О+ нвю~= з!Ов+ нала хнгО Сернокислотному методу разложения монацита посвящено много работ. Есть несколько вариантов, отличающихся один от другого количеством применяемой кислоты и температурным режимом.
Промышленное применение нашли два варианта: !) при 230 — 250' и расходе концентрированной кислоты 1,5 — 2,5 на ! т концентрата, 2) при 140 — 160' и расходе кислоты 1,2 — 1,4 т на 1 т концентрата. В первом случае при последующем водном выщелачивании в раствор переходят одновременно и РЗЭ и торий, по второму варианту РЗЭ остаются в осадке. Более широко в промышленности распространен первый вариант (35). По этому варианту измельченный до 100 †2 меш концентрат вносят в концентрированную серную кислоту, взятую из расчета 1,5— 2,5 т на ! т концентрата (250 †30 по отношению к теоретически необходимому количеству) и нагретую до 230 †2'.
Соблюдение температурного режима оказывает в дальнейшем существенное влияние на полноту перехода в раствор РЗЭ и Т]ь При повышении температуры в спеке образуется практически нерастворимый в серпокислых растворах безводный пирофосфат тория Т]тР,О„остающийся при дальнейшей обработке в кеке вместе с отвальными продуктами.
С понижением температуры уменьшается степень извлечения РЗЭ 136, 37]. Сульфатизация длится 2 — 4 ч в стальных или чугунных аппаратах периодического действия, снабженных мешалками, или во вращающихся трубчатых аппаратах с автоматической подачей кислоты и концентрата и непрерывной выгрузкой продукта. Пары 50, улавливаются скрубберами или электрофильтрами. Для удаления выделяющегося радиоактивного газа торона необходима хорошая вентиляционная система. Все операции с материалами, содержащими торий, проводят в герметичной аппаратуре.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
