Abstract
The issues of complex processing of mineral resources are relevant due to the depletion of available raw materials. So, it is necessary to involve technological waste, generated during the processing of raw materials, to obtain valuable components. In the process flow of apatite concentrate treatment using the sulfuric acid method, a large amount of phosphogypsum is produced with an average content of light rare earth metals (REMs) reaching 0.032-0.45 %. When phosphogypsum is treated with sulfuric acid solutions, a part of REMs is transferred to the sulfate solution, from which it can be extracted by means of ion exchange method. The study focuses on sorption recovery of light REMs (praseodymium, neodymium and samarium) in the form of anionic sulfate complexes of the composition [ln(SO4)2]– on polystyrene anion exchanger AN-31. The experiments were performed under static conditions at a liquid-to-solid ratio of 1:1, pH value of 2, temperature of 298 K and initial REM concentration in the solutions ranging from 0.83 to 226.31 mmol/kg. Thermodynamic description of sorption isotherms was carried out by the method based on linearization of the mass action equation, modified for the ion exchange reaction. As a result of performed calculations, the authors obtained the constants of ion exchange equilibrium for Pr, Nd and Sm, as well as the values of the change in the Gibbs energy for the ion exchange of REM sulfate complexes on the AN-31 anion exchanger and the values of total capacity of the anion exchanger. Calculated separation factors indicated low selectivity of AN-31 anionite exchanger for light REMs; however, the anion exchanger is suitable for effective recovery of a sum of light REMs. Based on the average value of ion exchange equilibrium constant for light REMs, parameters of a sorption unit with a fluidized bed of anion exchanger were estimated.
Highlights
При оценке стран-поставщиков редкоземельных металлов (РЗМ) на мировой рынок за третий квартал 2020 г. лидируют Китай с долей 33,04 %, Япония – 19,19 % и США – 11,7 %, в то время как РФ поставляет на мировой рынок только 6,4 %
Коэффициенты разделения практически близки к единице (D(Sm/Pr) = 1,59; D(Sm/Nd) = = 1,21; D(Nd/Pr) = 1,12), что характерно для низкой селективности анионита по отношению к РЗМ при разделении элементов, однако, отрицательные значения изменения энергии Гиббса показывают эффективность использования анионообменной смолы для извлечения суммы легких РЗМ
Однако в силу высокого значения сорбционной емкости анионообменная смола рекомендована для извлечения суммы легких РЗМ
Summary
М.А.ПОНОМАРЕВА , О.В.ЧЕРЕМИСИНА, Ю.А.МАШУКОВА, Е.С.ЛУКЬЯНЦЕВА Санкт-Петербургский горный университет, Санкт-Петербург, Россия. Исследование показало, что полимер селективен по отношению к гадолинию в смесях Gd/Ni. В качестве эффективного адсорбента для извлечения ионов Ce(III) авторами работы [34] предложено использование гранул ксантатированного хитозана (КС). В процессе переработки отходов промышленности целесообразно проводить попутное извлечение ценных компонентов, таких как РЗМ, что позволит обеспечить получение металлов без изменения основной технологической схемы производства [9]. В работе изучено сорбционное извлечение празеодима, неодима и самария из сульфатных растворов в виде анионных комплексов с целью определения значения константы ионообменного равновесия, на основании которой проведен технологический расчет ионообменной аппарата с псевдоожиженым слоем анионита АН-31 для извлечения легких РЗМ. Для определения кислотности среды для проведения процесса сорбции оценили степень извлечения РЗМ из растворов при рН от 1 до 4 и соотношении твердой и жидкой фаз 1:1 (10 см анионита и 10 мл раствора). Образующиеся комплексы характеризуются константами нестойкости KN1 и KN2, соответственно для реакций (1) и (2): KN1
Talk to us
Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have
Disclaimer: All third-party content on this website/platform is and will remain the property of their respective owners and is provided on "as is" basis without any warranties, express or implied. Use of third-party content does not indicate any affiliation, sponsorship with or endorsement by them. Any references to third-party content is to identify the corresponding services and shall be considered fair use under The CopyrightLaw.