Том 330 № 2 (2019)

DOI https://doi.org/10.18799/24131830/2019/2/108

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МОНАЦИТА И БИФТОРИДА АММОНИЯ

Новейшие технологии, которые обеспечивают научно-технический прогресс, опираются на уникальные свойства редкоземельных металлов и их соединений. В последние годы предприняты попытки по возрождению производства редкоземельных металлов в России, в основном за счет источников, из которых редкоземельные элементы можно извлекать попутно (апатитов, фосфоритов и продуктов их переработки). Еще один источник редкоземельных элементов, представляющий собой готовый концентрат, – монацитовый концентрат, хранящийся на складе государственного казенного учреждения Свердловской области «УралМонацит» в г. Красноуфимске. Известные промышленные технологии (щелочная и сернокислотная) переработки монацита имеют ряд недостатков, в частности неполноту выделения редкоземельных элементов и сложность отделения тория от редкоземельных элементов, поэтому работы по совершенствованию технологий переработки монацитового сырья с извлечением из него концентрата редкоземельных элементов с очисткой от примесей, в том числе тория, являются актуальными. Для эффективного разложения трудновскрываемой кристаллической решетки монацита предложено его фторирование при помощи гидрофторида аммония, как относительно экологичного и регенерируемого реагента. Цель: исследовать процесс и установить особенности взаимодействия монацитового концентрата с бифторидом аммония с получением продукта, пригодного для дальнейшей сернокислотной переработки. Объект: образец партии монацитового концентрата базы хранения ГКУ СО «УралМонацит». Методы: атомно-эмиссионная спектроскопия с индуктивно-связанной плазмой, рентгенофлуоресцентный анализ, нейтронно-активационный анализ, рентгенофазовый анализ, сканирующая электронная микроскопия с микроанализом, метод совмещенного термогравиметрического/дифференциально-термогравиметрического/дифференциально-сканирующего калориметрического анализа. Результаты. Рассмотрена первая стадия предложенной фтораммонийно-сернокислотной переработки монацитовых концентратов – стадия гидрофторирования. При взаимодействии монацитового концентрата с бифторидом аммония в первую очередь в реакцию вступают примеси, содержащиеся в концентрате, образуя соответствующие фториды и фтораммонийные соединения, и лишь потом фосфаты редкоземельных металлов. Выделяющаяся при этом фосфорная кислота взаимодействует с бифторидом аммония с образованием гидрофосфатов аммония и незначительным выделением фосфора в газообразную фазу. Это подтверждается результатами исследований, проведенных в интервале температур 170–250 °С: 49,2–83,3 % фосфора при фторировании остается в твердой фазе, в жидкую переходит 12,0–32,8 %, в газообразную – от 11,2 до 28,1 %. На полученных ТГА- и ДСК-кривых при дальнейшем увеличении температуры вплоть до 500 °С отсутствуют признаки протекания реакций, что позволяет говорить о том, что полная отгонка фосфора из продуктов фторирования в изученном интервале температур невозможна. По материальному балансу 10,4–38,4 % кремния переходит в газовую фазу в виде SiF4, 55,3–75,9 % – в раствор выщелачивания в виде растворимого (NH4)2SiF6, который может быть разложен до газообразного SiF4 при дальнейшей кислотной переработке. На основании полученных результатов выбраны оптимальные условия для проведения процесса фторирования монацитового концентрата гидрофторидом аммония: температура 210 °С; содержание бифторида аммония 80 % от стехиометрии; продолжительность процесса 1,5 часа. 

Ключевые слова:

Монацит, монацитовый концентрат, гидродифторид аммония, бифторид аммония, редкоземельные элементы, торий, кремний, фосфор

Авторы:

Муслимова Александра Валерьевна (Alexandra V. Muslimova)

Буйновский Александр Сергеевич (Alexander S. Buinovskiy)

Молоков Петр Борисович (Petr B. Molokov)

Софронов Владимир Леонидович (Vladimir L. Sofronov)

Скачать PDF