Способ комплексной переработки фосфогипса

Изобретение относится к химической промышленности, конкретно к переработке фосфогипса - крупнотоннажного побочного продукта производства фосфорной кислоты сернокислотным методом, содержащего ценные химический вещества, такие как кальций, редкоземельные элементы. Сущность способа состоит в том, что сначала проводят карбонизацию фосфогипса карбонатом натрия с концентрацией 2,0-2,5 моль/дм³ при температуре 60-80°С в течение 30-45 минут при соотношении Ж : Т, равном 2,0÷2,5 : 1,0, отделяют твердый остаток (технического карбоната кальция с примесями РЗЭ - нерастворимый остаток 1) и жидкую фазу, которую выпаривают с получением твердого сульфата натрия как товарного продукта, далее прокаливают твердый остаток (нерастворимый остаток 1) при 900-950°С, обрабатывают прокаленный твердый остаток (нерастворимый остаток 1) хлористым аммонием, разделяют образовавшийся раствор хлористого кальция и нерастворимого остатка, содержащего РЗЭ (нерастворимый остаток 2), проводят карбонизацию раствора хлористого кальция с получением карбоната кальция как готового продукта, а нерастворимый остаток, содержащий РЗЭ (нерастворимый остаток 2), обрабатывают соляной кислотой с концентрацией кислоты 5-6% в смеси с аскорбиновой кислотой при температуре 80-90°С в течение 30-60 минут, причем соотношение аскорбиновой кислоты и РЗЭ составляет 0,4-0,5:1,0 (мас.), разделяют образовавшийся раствор с РЗЭ и твердую фазу, представляющей собой концентрат стронция как готового продукта с содержанием стронция 30-32,%, далее проводят нейтрализацию раствора с РЗЭ аммиаком до рН 9,0-9,5, отделяют осадок РЗЭ от жидкой фазы и обрабатывают осадок раствором сульфата натрия с рН -0,3 - -0,5 при температуре 80-90°С в течение 60-90 минут для очистки от фосфатов и полуторных окислов (R₂О₃), отделяют осадок полученных сульфатов кальция и РЗЭ, сушат с получением смешанных сульфатов кальция и редкоземельных элементов как готового продукта, а нерастворимый остаток, содержащий редкоземельные металлы, подвергают обработке соляной кислотой в присутствии аскорбиновой кислоты, далее отделяют от образовавшейся смеси твердую фазу, представляющую собой концентрат стронция как готового продукта, а жидкую фазу обрабатывают раствора аммиаком до рН 9,0-9,5, отделяют образовавшийся осадок, содержащий редкоземельные элементы, от жидкой фазы и обрабатывают его раствором сульфата натрия, и далее отделяют полученные сульфаты кальция и редкоземельных элементов известными способами. При осуществлении способа повышается эффективность переработки фосфогипса за счет комплексной переработки фосфогипса на целевые продукты с максимальным извлечением ценных компонентов, целевых товарных продуктов, а именно: получение сульфата натрия, карбоната кальция, соединений редкоземельных элементов и концентрата стронция. 4 з.п. ф-лы, 4 табл., 2 ил.

 

Изобретение относится к химической промышленности, конкретно к переработке фосфогипса - крупнотоннажного побочного продукта производства фосфорной кислоты сернокислотным методом, содержащего ценные химические вещества, такие как кальций, редкоземельные элементы.

Переработка хвостов и отвалов в химической промышленности становится во всем мире первостепенной задачей, поскольку их скопления достигли определенных критических величин.

Известно, что сырьевая база для многих отраслей химической промышленности истощается, и все актуальнее становится вопрос вовлечения в производство как сырья с низким содержанием полезных компонентов, так и отходов производств, а вместе с тем отходы - это вторичное химическое сырье, которое может быть использовано для получения ценной товарной продукции.

Экологические проблемы, связанные с хранением фосфогипса, его огромное количество, накопившиеся в отвалах, также вынуждают считать вопрос утилизации фосфогипса весьма актуальным (М.Савинская. Химия и бизнес. 2001, №2, с.13-14).

Типичный состав фосфогипса в пересчете на безводное вещество (мас.%):

Са⁺² - 27,8÷28,6; Sr⁺² - 0,5÷3,0; Ln₂О₃ - 0,1÷0,8; SO₄ ^-2 - 67,2÷68,4; SiO₂ - 0,7÷0,8; Р₂О_5общ. - 0,5÷1,1; F^- - 0,3÷0,4; R₂О₃ - 0,5÷0,6.

Обычно предложения по переработке фосфогипса направлены на получение из него одного, реже двух продуктов.

Так, например, известен способ переработки фосфогипса на серную кислоту, сульфат аммония (В.В.Иваницкий, П.В.Классен, А.Н.Новиков. Фосфогипс и его использование. М.: Химия, 1990). Однако при этом образуются вторичные отходы, утилизация которых требует своего решения. И в известном способе ничего не говорится о выделении редкоземельных элементов из фосфогипса.

Известны многочисленные способы извлечения редкоземельных элементов из фосфогипса, включающие обработку серной или азотной кислотами с переводом редкоземельных элементов (РЗЭ) в раствор и последующим их извлечением из раствора обработкой аммиаком, щелочами, фторидами (A.C. SU №1673517, МПК С 01 F 17/00, 1989; Пат. PL №150099, МПК C 01 F 17/00, 1990; Пат. RU №2104938, МПК C 01 F 17/00, 1995; Пат. RU №2109686, МПК C 01 F 17/00, 1996; Пат. RU №2167105, МПК C 01 F 17/00, 2000). В зависимости от состава растворов при извлечении РЗЭ применяют экстракционные или осадительные методы [Технология редких и рассеянных элементов, ч.2. под ред. К.А.Большакова, М.: Высшая школа, 1976, 359 с.].

Основными недостатками известных способов являются:

- низкая степень извлечения редкоземельных элементов из фосфогипса (30-50%);

- необходимость применения кислот с высокой концентрацией (40-50%);

- образование вторичных отходов, требующих утилизации.

Предложения по извлечению стронция из фосфогипса практически отсутствуют.

В известной нам работе предлагается технический карбонат кальция, полученный из фосфогипса, обрабатывать азотной кислотой (Н.Ф.Русин, Г.Ф.Дейнека, О.И.Попкова. ЖПХ, №6 1979 г., с.1212-1215). При этом происходит переход кальция в раствор, и содержание стронция в нерастворимом остатке достигает 19-25% Sr. Однако при этом кальций и редкоземельные элементы безвозвратно теряются и предложения по их извлечению авторам не известны.

Поэтому частичное использование фосфогипса для получения из него одного, реже двух целевых продуктов не решает экологических и экономических проблем, связанных с его хранением.

Известен способ утилизации фосфогипса с переработкой его в строительный гипс и извлечением редкоземельных элементов - лантанидов - выщелачиванием серной кислотой (10%) в течение 1 часа при 333 К при соотношении Т : Ж, равном 1 : 2,5. (Tkonomiczne problemyodzyskiwania ziem rzdkich z fosfogipsow I.Utilizcja fosfogpsow z odzyskiwaniem lantanowcow/ Ciuria Z., Grudzewsci W.,// Cosp.surow.miner. - 1990. - 6, №4. - С.819-828). После разделения фаз и репульпации осуществляют осаждение гидроксида La аммонизацией при рН 8-9. Далее РЗЭ очищают растворением в азотной кислоте и выделяют с помощью щавелевой кислоты или аммиака.

Данный способ характеризуется низкими степенью извлечения РЗЭ (45%) и степенью очистки (87%).

Известны отдельные работы по переработке фосфатных редкоземельных концентратов, включающие обработку кислотой с целью перевода редкоземельных элементов в раствор (Пат. DE №241404) с последующем выделением их из раствора в виде двойных сульфатов при обработке раствором сульфатом натрия (Д.И.Рябчиков, Ю.С.Скляренко, М.М.Сенявич. Редкоземельные элементы и общие способы их получения. Редкоземельные элементы. Изд. АН СССР, М., 1958) или предварительной обработкой щелочью (Пат. PL №6724) с последующей обработкой кислотой и вторичным выделением РЗЭ из раствора.

Все эти стадии направлены на очистку исходных концентратов от фосфатов и полуторных окислов, затрудняющих получение РЗЭ в чистом виде. При этом применяются кислоты и щелочи высоких концентраций, что усложняет технологию переработки фосфатных редкоземельных концентратов.

Наиболее близко поставленной задаче отвечает способ переработки фосфогипса с получением сульфата аммония, окиси кальция и концентрата редкоземельных элементов (А.М.Андрианов, И.Ф.Русин, Г.Ф.Денейка и др. Получение из фосфогипса сульфата аммония, окиси кальция и концентрата редкоземельных элементов. ЖПХ, т.LI, №7, 1978 г., с.1441- 1444).

Согласно известному способу, технологическая схема комплексной переработки фосфогипса предусматривает следующие стадии:

- карбонизация фосфогипса раствором карбоната аммония при комнатной температуре с получением сульфата аммония;

- прокаливание полученного карбоната кальция с получением технической окиси кальция, загрязненной примесями;

- обработка технической окиси кальция раствором хлористого аммония;

- разделение нерастворимого концентрата редкоземельных элементов и образовавшегося аммиачного раствора хлорида кальция;

- обработка аммиачного раствора хлористого кальция углекислым газом с получением очищенного карбоната кальция;

- прокаливание очищенного карбоната кальция с получением очищенной от примесей окиси кальция.

Как указывают авторы известного способа, предлагаемая технологическая схема комплексной переработки фосфогипса позволяет достаточно эффективно извлечь в концентрат сумму редкоземельных элементов (РЗЭ), а кальций перевести в удобную для дальнейшего использования форму - карбонат либо окись.

Однако в этом способе низкая степень превращения сульфатов фосфогипса в карбонаты (93%), при этом редкоземельные элементы не извлекаются в целевой продукт, а остаются в нерастворимом остатке. Также в этом способе не предусмотрен способ извлечения стронция. То есть в целом - недостаточная эффективность комплексной переработки фосфогипса.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности переработки фосфогипса - комплексная переработка фосфогипса на целевые продукты с максимальным извлечением ценных компонентов, целевых товарных продуктов, а именно: получение сульфата натрия, карбоната кальция, соединений редкоземельных элементов и концентрата стронция.

Поставленная задача достигается описываемым ниже способом, состоящим из обработки фосфогипса раствором карбоната натрия с концентрацией 2,0-2,5 моль/дм³ при температуре 60-80°С в течение 30-45 минут при соотношении Ж:Т, равном 2,0÷2,5:1,0, отделения твердого остатка (технического карбоната кальция с примесями РЗЭ - нерастворимый остаток 1) и жидкой фазы, выпаривания жидкой фазы с получением твердого сульфата натрия как товарного продукта, прокаливания твердого остатка (нерастворимый остаток 1), обработки прокаленного твердого остатка (нерастворимый остаток 1) хлористым аммонием, разделения образовавшегося раствора хлористого кальция и нерастворимого остатка, содержащего РЗЭ (нерастворимый остаток 2), карбонизацию раствора хлористого кальция с получением карбоната кальция как готового продукта, обработки нерастворимого остатка, содержащего РЗЭ (нерастворимый остаток 2), соляной кислотой с концентрацией кислоты 5-6% в смеси с аскорбиновой кислотой при температуре 80-90°С в течение 30-60 минут, причем соотношение аскорбиновой кислоты и РЗЭ составляет 0,4-0,5:1,0 (мас.), разделения образовавшегося раствора и твердой фазы, представляющей собой концентрат стронция как готового продукта, с содержанием стронция 30-32,%, далее нейтрализации раствора с РЗЭ аммиаком до рН 9,0-9,5, отделения осадка РЗЭ от жидкой фазы и обработки осадка раствором сульфата натрия с рН -0,3 - -0,5 при температуре 80-90°C в течение 60-90 минут для очистки от фосфатов и полуторных окислов (R₂О₃), отделения осадка полученных сульфатов кальция и РЗЭ, его сушку с получением смешанных сульфатов кальция и редкоземельных элементов как готового продукта.

Отличительными признаками заявляемого изобретения является обработка фосфогипса карбонатом натрия при температуре 60-80°С в течение 30-45 минут при соотношении Ж:Т, равном 2,0÷2,5:1,0, чем достигается более полное превращение сульфата фосфогипса в карбонаты по сравнению с прототипом (93%) и получение концентрированных растворов сульфата натрия.

Также отличительными признаками является и то, что для получения раствора сульфата натрия с низким содержанием кальция обработка фосфогипса карбонатом натрия проводится с избытком карбоната натрия 5-10% от стехиометрически необходимого для перевода сульфатов фосфогипса в карбонаты.

Отличительными признаками предлагаемого изобретения является и то, что для извлечения РЗЭ в раствор после обработки прокаленного технического карбоната кальция (нерастворимого остатка 1) раствором хлористого аммония и для выделения стронциевого концентрата из нерастворимого остатка, содержащего РЗЭ (нерастворимый остаток 2), проводят его обработку соляной кислотой с концентрацией 5-6% в присутствии аскорбиновой кислоты при соотношении аскорбиновая кислота:РЗЭ, равном 0,4÷0,5:1 (по массе), и температуре 80-90°С в течение 30-60 минут, при этом степень извлечения РЗЭ в раствор достигает 96-98%.

Преимуществом применения соляной кислоты по сравнению с серной является то, что в нерастворимом остатке после кислотного выщелачивания редкоземельных элементов содержание стронция выше.

В опытах по конверсии фосфогипса раствором карбоната натрия использовался фосфогипс следующего состава (мас.%): Са⁺² - 17,4; Sr⁺² - 0,76; Ln₂O₃ - 0,38; SO₄ ^-2 - 43,8; SiO₂ - 0,5; PaO₅ - 0,5; F^- - 0,2; R₂O₃ - 0,3; Н₂О_общ. - 36,0.

Принципиальная схема переработки фосфогипса, подтверждающая сущность изобретения, представлена на фиг.1 и 2.

На фиг.1 представлена схема получения сульфата натрия и карбоната кальция, которая состоит в следующем.

Исходный фосфогипс потоком I подают на карбонизацию (конверсию) в аппарат 1, куда также потоком а подается раствор карбоната натрия с концентрацией 2,0-2,5 моль/дм³ при температуре 60-80°С в течение 30-45 минут при соотношении Ж:Т, равном 2,0-2,5:1,0. Далее разделяют образующийся раствор сульфата натрия и твердый остаток 1, содержащий технический карбонат кальция. Выделенный раствор сульфата натрия потоком II подают на выпарку с получением товарного продукта - сульфата натрия. А технический карбонат кальция (твердый остаток 1) потоком б подают на прокаливание при температуре 900-950°C в аппарат 2. Полученную окись кальция потоком в подают в аппарат 3 на его обработку раствором хлористого аммония, который также подается в аппарат 3 потоком г. Далее в аппарате 4 отделяют концентрат РЗЭ (нерастворимый остаток 2) - поток III и жидкую фазу (раствор CaCl₂ +NH₄OH), которую потоком ж подают на карбонизацию углекислым газом (поток е) в аппарат 5 с получением углекислого кальция. Смесь углекислого кальция с NH₄Cl потоком з направляют на разделение в аппарат 6. В аппарате 6 разделяют жидкую фазу - NH₄Cl, который используется как рецикловый раствор, а карбонат кальция потоком IY направляют на сушку, получают как товарный продукт.

На фиг.2 представлена принципиальная схема выделения РЗЭ и стронциевого концентрата из нерастворимого остатка 2 (поток III).

Нерастворимый остаток 2 имел следующий состав:

Са⁺² - 19,9; Sr⁺² - 10,8; Ln₂O₃ - 4,3; SO₄ ^-2 - 24,3; SiO₂ - 10,4; Р₂O₅ - 6,2; R₂O₃ - 17,1; F^- - 0,5.

Согласно представленной схеме на фиг.2, концентрат РЗЭ (нерастворимый остаток 2) потоком III подают в аппарат 7 на обработку раствором соляной кислотой с концентрацией 5-6% (поток и) в присутствии аскорбиновой кислоты (поток к) при соотношении аскорбиновая кислота:РЗЭ, равном 0,4-0,5:1 (по массе) при температуре 80-90°С в течение 30-60 минут, при этом достигается степень извлечения РЗЭ в раствор 96-98%.

Раствор после выщелачивания РЗЭ соляной кислотой в присутствии аскорбиновой кислоты имел следующий состав (г/дм³):

Са⁺² - 18,1-20,4; Ln₂O₃ - 5,0-5,5; P₂O₅ - 3,0-3,2; SO₄ ^-2 - 3,9-4,2; R₂О₃ - 1,5-1,7.

Суспензию после выщелачивания потоком л направляют на разделение в аппарат 8. Далее отделяют стронциевый концентрат (нерастворимый остаток 3) - поток IY- с содержанием стронция 30-32% как товарный продукт, а раствор РЗЭ потоком м подают в аппарат 9 и обрабатывают аммиаком (поток н) до рН 9-9,5 и далее потоком о направляют в аппарат 10. В аппарате 10 отделяют жидкую фазу и осадок. Фильтрат потоком п направляют на очистку и в стоки, а осадок, состоящий из фосфатов и гидроокисей РЗЭ, кальция, железа, алюминия, титана, направляют в аппарат 11 потоком p, где его обрабатывают насыщенным раствором сульфата натрия с рН -0,3 - -0,5 при температуре 80-90°С в течение 60-90 минут (поток с), где происходит очистка от фосфатов и полуторных окислов (R₂O₃), далее потоком т подают в аппарат 12, где отделяют твердую фазу, представляющую собой смешанные сульфаты РЗЭ и кальция, которые потоком ф направляют в аппарат 13 на сушку, после чего смесь сульфатов РЗЭ и сульфата кальция - поток Y - получают как товарную продукцию, а фосфаты и полуторные окислы (R₂О₃) потоком ν - в отходы.

Сущность заявляемого способа представлена в приведенном примере.

ПРИМЕР.

500 грамм фосфогипса следующего состава (мас.%):

Са⁺² - 16,9, Sr⁺² - 0,8, Ln₂O₃ - 0,46, SO₄ ^-2 - 44,6, SiO₂ - 0,6, P₂O₅ - 0,6, F^- - 0,3, R₂О₃ - 0,2, Н₂О_общ. - 39

подают потоком I в аппарат 1, где его обрабатывают раствором соды объемом V_сода, равном 1000 см³, с концентрацией 265 г/дм³ (2,5 моль/дм³) в течение 35 минут при 70°C, которую также подают в аппарат 1 потоком а. Фильтрат и нерастворимый остаток 1 разделяют. Фильтрат, представляющий собой раствор сульфата натрия с концентрацией С_Nа2SO4, равной 319,4 г/дм³, и примесью сульфата кальция с C_CaSO4, равной 0,07 г/дм³, потоком II подают на выпарку. При выпаривании этого раствора для получения товарного продукта - сульфата натрия - содержание примеси - сульфата кальция в сульфате натрия - составило 0,026%.

Нерастворимый остаток 1 массой 298,5 грамма (твердый остаток 1) потоком б подают в аппарат 2, где его прокаливают при температуре 950°C в течение 60 минут и затем полученную окись кальция потоком в подают в аппарат 3 на его обработку раствором хлористого аммония с содержанием NH₄Cl 225 грамм, который также подается в аппарат 3 потоком г Раствор хлористого кальция и нерастворимый остаток 2 массой 46,9 грамма потоком д подают на разделение в аппарат 4. Далее в аппарате 4 отделяют концентрат РЗЭ (нерастворимый остаток 2) - поток III - и жидкую фазу (раствор CaCl₂+NH₄OH), которую потоком ж подают на карбонизацию углекислым газом (поток е) в аппарат 5 с получением углекислого кальция. Смесь углекислого кальция с NH₄Cl потоком з направляют на разделение в аппарат 6. В аппарате 6 разделяют жидкую фазу - NH₄Cl, который используется как рецикловый раствор, а карбонат кальция потоком IY направляют на сушку, получают как товарный продукт в количестве 207 грамм. Нерастворимый остаток 2 (поток III) массой 46,9 грамма и содержанием РЗЭ 4,9% (2,3 грамма РЗЭ) от стадии выщелачивания хлористым аммонием подают в аппарат 7, куда потоком и подают при перемешивании соляную кислоту с концентрацией 6% при температуре 80°С в течение 40 минут с добавлением 0,92 грамма аскорбиновой кислоты (поток к) (аскорбиновая кислота: РЗЭ (по массе) равно 0,4:1,0). Раствор и нерастворимый остаток 3 потоком д подают в аппарат 8 на разделение. Нерастворимый остаток 3 массой 13 граммов представляет собой стронциевый концентрат с содержанием стронция Sr⁺² 30,7%. Выделяют как целевой продукт - поток IY.

Раствор состава (г/дм³):

Са⁺² - 19,9; Ln₂O₃ - 5,0; P₂O₅ - 3,1; SO₄ ^-2 - 4,2; R₂О₃ - 1,7

подают в аппарат 9 на обработку аммиаком (поток н) до рН 9,1 и затем осадок и раствор потоком о разделялись в аппарате 10. Фильтрат потоком п направляют на очистку и в стоки.

Осадок в количестве 8,9 грамм имел следующий состав (мас.%):

Са⁺² - 9,3; Ln₂O₃ - 25,1; Р₂O₅ - 15,5; SO₄ ^-2 - 4,1; R₂О₃ - 8,1.

Осадок потоком р направили в аппарат 11, где его обрабатывали насыщенным раствором сульфата натрия с рН -0,3 (поток с) при температуре 80°C в течение 60 минут. Количество подаваемого сульфата натрия составляет 28 грамм (абсолютное количество сульфата натрия в растворе). Раствор и осадок потоком т подают на разделение в аппарат 12. Фильтрат, представляющий собой фосфаты, полуторные окислы потоком у отправили в стоки, а осадок потоком ф направляют в аппарат 13 на сушку. Высушенный осадок (поток Y) представляет собой смешанные сульфаты кальция и редкоземельных элементов, является целевым продуктом и имеет следующий состав (мас.%):

Са⁺² - 5,3, SO₄ ^-2 - 47,9, Р₂P₅ - 0,31, R₂O₃ - 0,03, РЗЭ - 27,8.

Количество полученного осадка составляет 8 грамм.

Степень извлечения редкоземельных элементов из фосфогипса в целевой продукт составила 96,1%, степень очистки РЗЭ от фосфатов - 99,2%

Данные по переработке фосфогипса представлены в таблицах 1-4.

Как видно из данных таблицы 1, при конверсии фосфогипса содой достигается высокая степень превращения сульфатов фосфогипса в сульфат натрия (96-98%). Избыток соды необходим для снижения концентрации сульфата кальция в растворе до 0,05-0,10 г/л.

Соотношение Ж:Т подобрано оптимальным для получения более концентрированных растворов сульфата натрия. Заявленные интервалы температуры и времени являются оптимальными.

Как видно из таблицы 2, оптимальные условия разложения нерастворимого остатка 2 при извлечении РЗЭ после обработки прокаленного нерастворимого остатка 1 раствором хлористого аммония достигаются соляной кислотой с концентрацией 5-6% в присутствии аскорбиновой кислоты и отношением аскорбиновая кислота:РЗЭ, равном 0,4÷0,5:1,0 (по массе) при температуре 80-90°С в течение 30-60 минут, при этом степень извлечения РЗЭ в раствор составляет 97-98%. Преимуществом применения соляной кислоты по сравнению с серной является то, что в нерастворимом остатке после кислотного выщелачивания редкоземельных элементов содержание стронция выше (таблица 2).

Данные по осаждению РЗЭ представлены в таблице 3.

Как видно из данных таблицы 3, независимо от рН осаждения фосфаты переходят в осадок, что осложняет его дальнейшую переработку. Хотя снижение рН осаждения приводит к меньшему содержанию кальция и увеличению РЗЭ в осадке, одновременно возрастают и потери РЗЭ с фильтратом. Поэтому несмотря на возрастание кальция и полуторных окислов в осадке необходимо нейтрализацию и осаждение аммиаком проводить до рН не менее 9,0. В заявляемом изобретении предлагается осадок от осаждения аммиаком обрабатывать раствором сульфата натрия с определенным значением рН. Этим исключается стадия предварительной обработки осадка кислотой с целью перевода РЗЭ в раствор. При этом достигается перевод осадка от осаждения аммиаком, состоящий из фосфатов и гидроокисей РЗЭ, кальция, железа, алюминия, титана, в смешанные сульфаты кальция и РЗЭ, кроме того, происходит очистка осадка от фосфатов и полуторных окислов.

Из данных таблицы 4 следует, что для достижения высокой степени очистки от полуторных окислов и фосфатов рН раствора должно быть в интервале -0,3 - -0,5 и время очистки составлять 60-90 минут. При времени очистки менее 60 или выше 90 минут снижается степень очистки от фосфатов. Кроме того, при рН ниже -0,5 увеличиваются потери редкоземельных элементов.

На основании приведенных данных видно, что предлагаемый способ переработки фосфогипса позволит решить проблему его утилизации, получить целевые ценные продукты, такие как сульфат натрия, карбонат кальция, а также стронциевой концентрат и сульфаты редкоземельных металлов.

Таблица 1 Влияние условий обработки фосфогипса на степень превращения сульфатов фосфогипса в карбонаты и на содержание сульфата кальция в растворе сульфата натрия
№ опыта	Условия конверсии фосфогипса	Конверсия фосфогипса в СаСО3,%	Раствор Na2SO4, г/дм3
t°C	Время мин	ж:т масс.	Cсода моль/дм3	Na2CO3:SO4 2 моль: моль
1	50	45	2,5	2,1	1,00	91,1	273,3	0,26
2	60	30	3,0	1,8	1,00	92,2	251,6	0,28
3	80	15	2,0	2,8	1,02	92,9	358,9	0,21
4	60	60	2,5	2,0	1,10	93,1	250,1	0,09
5	80	30	2,0	2,5	1,10	98,7	382,3	0,05
6	50	90	2,0	3,0	1,05	93,5	363,3	0,06
7	90	15	2,5	2,2	1,05	93,7	287,6	0,09
8	70	30	2,5	2,4	1,10	96,9	301,3	0,08
9	90	30	3,0	1,9	1,05	93,3	247,0	0,10
10	60	30	2,5	2,3	1,05	97,4	299,8	0,07
11	60	60	3,0	2,0	1,10	97,9	253,7	0,05
12	80	60	2,3	2,0	1,03	98,2	254,5	0,09
13	60	45	2,5	2,5	1,10	98,2	304,4	0,06
14	80	30	2,5	2,0	1,10	98,4	255,0	0,07
15	70	45	2,3	2,0	1,07	98,3	257,5	0,10

Таблица 2 Извлечение РЗЭ из концентрата в раствор различными кислотами без и с добавкой аскорбиновой кислоты.
№кислота примера	Параметры вскрытия нерастворимого остатка	Переход РЗЭ в раствор, %	Стронций в остатке, %
Скислота, %	t°C	τ, мин	Добавка:РЗЭ, г:г
Сравн.	Серная	15	80	60	Нет	67,6	11,3
-	-	30	80	60	нет	67,9	11,7
-	-	10	80	60	0,4	96,8	12,1
-	-	5	80	60	0,4	97,4	11,7
-	-	10	90	30	0,2	89,2	12,8
1	Соляная	10	60	60	нет	77,3	22,1
2	20	90	60	нет	91,7	23,6
3	5	70	120	0,4	96,1	30,8
4	5	80	120	0,2	95,2	30,1
5	5	80	60	0,5	97,4	30,8
6	5	80	30	0,4	97,6	31,6
7	10	50	60	0,4	89,2	30,2
8	5	90	90	0,5	97,9	32,0
9	6	90	60	0,8	98,0	31,8
10	10	80	30	0,4	97,8	31,6
11	5	80	60	0,2	93,9	31,1
12	5	90	30	0,4	97,7	31,3
13	5	60	30	1,0	91,2	30,6
14	3	90	60	0,8	93,1	30,9
15	10	90	15	0,8	96,4	31,1
Таблица 3 Влияние конечного рН при осаждении аммиаком на состав осадка
№ опыта	РН осаждения	Содержание в осадке, %	Вес осадка, г	Выделено РЗЭ из раствора, %
Са+2	SO4 -2	P2О5	R2О3	РЗЭ
1	4,5	4,6	4,1	17,3	7,4	29,7	3,5	96,8
2	8,5	9,3	4,0	14,5	7,5	26,7	4,0	98,9
3	9,0	9,5	4,1	13,8	7,3	25,5	4,2	99,2
4	9,5	9,4	4,1	13,7	7,2	24,3	4,5	99,5
5	10,0	9,5	4,0	14,1	7,1	24,3	4,5	99,3

Таблица 4 Конверсия осадка от осаждения аммиаком сульфатом натрия в смешанные сульфаты кальция и редкоземельных элементов для очистки его от фосфатов и полуторных окислов(R2O3).
№ опыта	Время конверсии минуты	РН	Состав твердой фазы, %	Вес осадка, г	Потери РЗЭ,%	Очистка от P2O5,%
Са+2	SO4 -2	Р2O5	R2O3	РЗЭ
1	90	+0,5	5,9	46,1	6,13	0,30	26,1	2,0	0,3	51,2
2	60	0,0	6,2	46,9	4,45	0,10	26,1	2,1	0,5	64,9
3	90	0,0	6,1	47,1	4,55	0,20	24,9	2,2	0,4	62,1
4	60	-0,3	5,7	47,9	0,33	0,05	27,3	2,0	0,6	97,5
5	60	-0,5	5,2	47,7	0,33	0,02	28,7	1,9	0,8	97,6
6	30	-0,5	6,0	48,0	0,94	0,04	27,3	2,0	0,7	95,9
7	30	-0,3	5,9	46,9	1,0	0,03	27,3	2,0	0,7	94,4
8	45	-0,5	5,6	48,1	0,62	0,02	30,3	1,8	0,6	95,8
9	90	-1,0	5,1	47,7	0,18	0,01	28,1	1,9	3,2	98,7
10	90	-0,5	5,4	47,6	0,26	0,03	28,8	1,9	0,6	98,1
11	120	-0,3	5,3	47,7	0,57	0,04	27,4	2,0	0,5	95,7
12	90	-0,3	5,6	47,9	0,3	0,03	27,4	2,0	0,5	97,7
13	120	-0,5	5,7	47,8	0,35	0,02	28,8	1,9	0,7	97,5
14	30	-1,0	6,2	46,9	4,87	0,09	27,7	2,0	0,3	63,1
15	120	0,0	6,0	46,8	4,74	0,15	25,1	2,2	0,4	59,9

1. Способ комплексной переработки фосфогипса, включающий его карбонизацию, отделение твердого остатка карбоната кальция и жидкой фазы, содержащей сульфат-продукт, выпаривание жидкой фазы с получением твердого сульфат-продукта как товарного продукта, прокаливание твердого остатка, обработку прокаленного остатка, содержащего оксид кальция и нерастворимый остаток, хлористым аммонием, разделение образовавшегося раствора хлористого кальция и нерастворимого остатка, содержащего редкоземельные металлы, карбонизацию раствора хлористого кальция с получением карбоната кальция как готового продукта, отличающийся тем, что карбонизацию фосфогипса проводят карбонатом натрия, а нерастворимый остаток, содержащий редкоземельные металлы, подвергают обработке соляной кислотой в присутствии аскорбиновой кислоты, далее отделяют от образовавшейся смеси твердую фазу, представляющую собой концентрат стронция как готового продукта, а жидкую фазу обрабатывают раствором аммиака до рН 9,0-9,5, отделяют образовавшийся осадок, содержащий редкоземельные элементы, от жидкой фазы и обрабатывают его раствором сульфата натрия и далее отделяют полученные сульфаты кальция и редкоземельных элементов известными способами.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для карбонизации используют карбонат натрия с концентрацией 2,0-2,5 моль/дм³ и карбонизацию проводят при избытке карбоната натрия к SO₄ ^-2, равном 1,05÷1,10:1, температуре 60-80°С в течение 30-45 мин.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что для обработки нерастворимого осадка, содержащего редкоземельные элементы, используют 5-6%-ную соляную кислоту и обработку проводят при температуре 80-90°С в течение 30-60 мин в присутствии аскорбиновой кислоты.

4. Способ по пп.1 и 3, отличающийся тем, что количество аскорбиновой кислоты берут в соотношении аскорбиновая кислота: редкоземельные элементы (РЗЭ) 0,4÷0,5:1 (мас.).

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку осадка, выделенного осаждением аммиаком, проводят насыщенным раствором сульфата натрия с рН -0,3 ÷ -0,5 при температуре 80-90°С в течение 60-90 мин.