ИОННАЯ  ФЛОТАЦИЯ  —  ПЕРСПЕКТИВНЫЙ  СПОСОБ  ПЕРЕРАБОТКИ  РЕДКОМЕТАЛЛЬНОГО  СЫРЬЯ

Джевага  Наталья  Владимировна

канд.  хим.  наук,  ассистент  кафедры  общей  и  физической  химии  Национального  минерально-сырьевого  университета  «Горный»,  г.  Санкт-Петербург

E-mail:  dzhevaga331@mail.ru

Лобачева  Ольга  Леонидовна

канд.  хим.  наук,  доцент  кафедры  общей  и  физической  химии  Национального  минерально-сырьевого  университета  «Горный»,  г.  Санкт-Петербург

E-mail: 

REMOVING  OF  CATIONS  EUROPIUM  AND  ITTRIUM  BY  ION  FLOTATION

Dzhevaga  Natalya  Vladimirovna

candidate  of  chemical  sciences,  assistant  of  general  and  physical  chemistry  of  National  mineral  resources  university,  Saint-Petersburg

Lobacheva  Olga  Leonidovna

candidate  of  chemical  sciences,  assistant  Professor  of  general  and  physical  chemistry  of  National  mineral  resources  university,  Saint-Petersburg

АННОТАЦИЯ

В  работе  представлен  краткий  обзор  литературы  об  источниках  редкоземельных  элементов,  областях  их  применения,  ионной  флотации  как  адсорбционно-пузырьковом  методе  извлечения  РЗЭ.  Доказана  возможность  эффективного  извлечения  редкоземельных  элементов  из  водно-солевых  растворов  в  пену  методом  ионной  флотации.

ABSTRACT

The  paper  presents  a  brief  review  of  the  literature  about  the  sources  of  rare  earth  elements,  their  fields  of  application,  ion  flotation  as  adsorption-bubble  method  removing  of  REE.  Proved  the  possibility  of  effective  removing  of  rare  earth  elements  from  water-salt  solutions  in  the  foam  by  ion  flotation.

Ключевые  слова:  адсорбционно-пузырьковые  методы  извлечения,  ионная  флотация,  редкоземельные  элементы,  степень  извлечения.

Keywords:  adsorption-bubble  methods  of  removing,  ion  flotation,  rare-earth  elements,  the  degree  of  removing.

Редкоземельные  элементы  (РЗЭ)  играют  большую  роль  в  современном  обществе  инновационных  технологий.  Они  нашли  широкое  применение  в  производстве  лазеров,  магнитов,  проводников  и  в  других  областях  промышленности  [3,  с.  227].  В  таблице  1  представлены  основные  сферы  использования  индивидуальных  РЗЭ.

Таблица  1. 

Основные  сферы  использования  индивидуальных  РЗЭ  в  производстве

Наглядная  схема  использования  редкоземельных  элементов  в  различных  отраслях  промышленности  изображена  на  рисунке  1.

Рисунок  1.  Отраслевое  потребление  РЗЭ  в  начале  XXI  века

В  мире  в  целом  основными  источниками  редкоземельных  элементов  являются  минералы  бастнезит,  монацит,  лопарит,  ксенотим,  ионно-абсорбционные  глины.

Альтернативными  источниками  редкоземельных  элементов  являются:

•      отходы  техногенного  характера,  получаемые  при  производстве  промышленных  материалов;

•      конвертерные  пыли,  шлаки;

•      красные  шламы  алюминиевого  производства;

•      бедное  минеральное  сырье.

В  России  наиболее  доступными  и  эффективными  для  переработки  являются  ловозерские  лопаритовые,  эвдиалитовые  и  хибинские  апатит-нефелиновые  руды  на  Кольском  полуострове  [5,  с.  136].  Для  покрытия  потребностей  отраслей  народного  хозяйства  и  развития  российской  редкометалльной  промышленности  особый  упор  следует  делать  на  попутное  извлечение  РЗЭ  из  перерабатываемых  многокомпонентных  руд  и  бедного  техногенного  сырья,  а  не  на  разработку  новых  месторождений  [3,  с.  19].

Таблица  2. 

Сравнительное  содержание  РЗЭ  в  рудах

Известным  гидрометаллургическим  схемам  переработки  концентратов  РЗЭ  свойственны  общие  недостатки,  которые  определяются  бедным  многокомпонентным  сырьем,  требующим  для  переработки  сложные  технологические  схемы  с  большой  затратой  реагентов  и  энергии.  При  переработке  низкоконцентрированного  сырья  образуются  отходы,  использование  которых  не  определено,  а  захоронение  затруднено  [2,  с.  23]. 

Инновационным  способом  извлечения  редкоземельных  элементов  из  низкоконцентрированного  сырья  и  промышленных  продуктов  его  переработки  является  ионная  флотация.  Метод  ионной  флотации  обладает  избирательностью,  высокой  скоростью  проведения  процесса,  эффективностью  при  низких  исходных  концентрациях  катионов  металла.  В  работе  [1,  с.  58]  предлагается  использовать  ионную  флотацию  для  извлечения  РЗЭ  различными  типами  анионных  ПАВ  из  продуктов  сернокислотной  переработки  апатита.  Возможно  извлечение  РЗЭ  из  полугидратного  фосфогипса  с  помощью  ионной  флотации  диалкилфосфорной  кислотой.  В  отличие  от  экстракционных  методов  ионная  флотация  позволит  избежать  образования  объемных  осадков,  потерь  РЗЭ,  использования  дорогостоящих  экстрагентов.

В  масштабах  промышленности  ионная  флотация  используется  для  очистки  промышленных  и  бытовых  сточных  вод  от  катионов  цветных,  редких,  радиоактивных  металлов  [6,  с.  39].  Ионная  флотация  позволяет  осуществить  извлечение  целевого  компонента  и  попутных  катионов  металлов.

Авторами  настоящей  работы  проведено  исследование  эффективности  извлечения  катионов  церия  (III)  из  водных  растворов  его  солей  методом  ионной  флотации.  Состав  растворов  аналогичен  составу  техногенных  отходов,  получаемых  при  переработке  низкоконцентрированного  сырья.  В  качестве  собирателя  было  предложено  использовать  поверхностно-активное  вещество  (ПАВ)  —  додецилсульфат  натрия  (NaDS).  Преимуществами  NaDS  по  сравнению  с  другими  ПАВ  являются  нетоксичность  (IV  класс  опасности);  дешевизна;  для  осуществления  процесса  необходимы  количества  NaDS,  соответствующие  стехиометрии  химической  реакции;  возможность  применения  NaDS  в  широких  диапазонах  кислотности  жидкой  фазы;  возможность  регенерации  из  продуктов  ионной  флотации.  Концентрация  додецилсульфата  натрия  соответствовала  стехиометрии  химической  реакции:

Сe³⁺  +  3C₁₂H₂₅OSO₃Na  =  Сe[C₁₂H₂₅OSO₃]₃  +  3Na⁺

Объем  исходной  водной  фазы  был  равен  200  мл.  Процесс  ионной  флотации  проводили  на  полупромышленной  флотационной  машине  137  В-ФЛ  в  течение  5  минут.  Исследования  проводили  в  интервале  рН  4,0—9,0  с  шагом  0,5.  Полученную  пену  разрушали  концентрированной  серной  кислотой.  Пенный  продукт  и  камерный  остаток  анализировали  на  содержание  целевого  компонента  фотометрическим  методом  с  арсеназо  (III)  по  известной  методике  [4,  с.  175].  Полученные  экспериментальные  данные  по  исследованию  эффективности  извлечения  катионов  церия  (III)  представлены  на  рис.  2.

Рисунок  2.  Зависимость  степени  извлечения  церия  (III)  от  рН  раствора

Согласно  полученным  результатам  методом  ионной  флотации  возможно  достичь  извлечения  целевого  компонента  —–  катионов  церия  (III)  из  водно-солевых  растворов  до  99  %  при  величине  водородного  показателя  рН  более  7,0. 

Список  литературы:

1. Вершков  А.В.,  Маслобоев  В.А.  Применение  ионной  флотации  для  извлечения  редкоземельных  элементов  из  продуктов  сернокислотной  переработки  апатита.  Цветные  металлы.  1995.  №  2.  —  С.  58—59.
2. Вершкова  Ю.А.  Извлечение  редкоземельных  элементов  методом  ионной  флотации  при  азотнокислой  переработке  апатита  //  Автореферат  на  соиск.  уч.  ст.  к.т.н.  —  Апатиты:  2000.  —  28  с.
3. Коган  Б.И.  Редкие  металлы:  состояние  и  перспективы  //  М.:  Наука.  1978.  —  356  с.
4. Савин  С.Б.  Арсеназо  III.  /  М.:  Атомиздат.  1966.  —  265  с.
5. Самонов  А.Е.  Перспективы  развития  производства  и  потребления  редкоземельной  продукции  в  России.  Материалы  Всероссийской  научной  конференции.  2008.  —  С.  134—138.
6. Флотационные  методы  извлечения  ценных  компонентов  и  очистки  сточных  вод  //  Матер.  Всесоюз.  семинара  —  М.:  1972.  Вып.  1.  —  158  с.