О. Ю. Сайкина, инженер-технолог, эл. почта: saykina.ol@gmail.com
О. В. Юрасова, заведующая лабораторией, эл. почта: OVYurasova@giredmet.ru
С. А. Василенко, ведущий инженер-технолог

Рассмотрен сорбционный метод извлечения редкоземельных металлов (РЗМ) в процессе сернокислотного выщелачивания фосфогипса. Выбранный способ отличается простотой, экономичностью и экологичностью. В качестве сорбента использован сильнокислотный сульфокатионит КУ-2. Для изучения основных закономерностей сорбции исследованы следующие параметры: время контакта раствора с катионитом, концентрация серной кислоты, соотношение объемов раствора и сорбента. Определено влияние содержания серной кислоты на селективность ионного обмена. Установлено, что сульфокатионит лучше сорбирует элементы цериевой подгруппы. Эксперимент показал, что увеличение концентрации H₂SO₄ отрицательно сказывается на избирательности сорбента по отношению к РЗМ в присутствии ионов кальция и железа. Установлено, что сорбцию из сернокислых растворов с рН = 0,5 оптимально проводить в течение 1,5–2 ч при соотношении Ж:Т не более 5:1. Рассмотрен способ интенсификации процесса извлечения РЗМ в фазу катионита, заключающийся в объединении стадий выщелачивания фосфогипса и сорбции. Такой подход позволяет существенно сократить время, необходимое для проведения процесса. При одновременном осуществлении выщелачивания и сорбции в предложенных условиях извлечение суммы РЗМ составляет не менее 80 %.

Работа выполнена в рамках Соглашения № 14.579.21.0138 от 03.10.2016 с Минобрнауки РФ (уникальный идентификатор ПНИЭР RFMEFI57914X0138).

1. Черемисина О. В., Литвинова Т. Е. Технология попутного извлечения редкоземельных металлов из продуктов сернокислотной переработки апатитового концентрата // Матер. науч.-техн. конф. «Инновации северо-запада». — Спб. : Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2014. С. 19–24.
2. Тареева О. А. Разработка сернокислотной технологии извлечения редкоземельных металлов из фосфополугидрата : дис. ... канд. техн. наук. — Апатиты, 2012. — 157 с.
3. Артамонов А. В., Фирсов А. В. Исследование ионообменного извлечения редкоземельных металлов из экстракционной фосфорной кислоты // Матер. Всерос. науч.-практ. конф. «Череповецкие научные чтения — 2012». — Череповец : ЧГУ, 2012. Ч. 3: Естественные, экономические, технические науки и математика. С. 13, 14.
4. Папкова М. В., Конькова Т. В., Михайличенко А. И., Туманов В. В., Сайкина О. Ю. Сорбционное извлечение лантана, иттрия, иттербия из растворов минеральных кислот сульфокатионитом КУ-2 // Сорбционные и хроматографические процессы. 2015. Т. 15, вып. 4. С. 280–287.
5. Локшин Э. П., Тареева О. А., Елизарова И. Р. Получение концентрата из сульфокатионитов, насыщенных редкоземельными металлами из сернокислых растворов выщелачивания фосфогипса // Химическая технология. 2014. № 12. С. 738–745.

6. Moldoveanu G. A., Papengelakis V. G. Recovery of rare earth elements adsorbed on clay minerals: I. Desorption mechanism // Hуdrometallurgy. 2012. Vol. 117/118. P. 71–78.
7. Podbiera-Matysik K., Gorazda K., Wzorek Z. Potencial management of waste phosphogypsum with particular focus on recovery of rare earth metals // Polish journal of chemical technology. 2015. Vol. 17, No. 1. P. 55–61.
8. Найманбаев М. А., Лохова Н. Г., Балтабекова Ж. А. О возможности комплексной переработки РЗЭ-содержащего отхода химической промышленности // Актуальные вопросы получения и применения РЗМ – 2015 : сб. матер. междунар. науч.-практ. конф. — М. : Институт «Гинцветмет», 2015. С. 44–51.
9. Laila A. Guirguis, Ragaa El Sheikh, Nagdy M. Farag, Mohamed A. Elsayed, Mohammed S. Hagag. Solvent leaching of total rare earth elements from phosphate rocks from Abu-Tartur plateau // International journal of advanced research. 2014. Vol. 2, No. 6. P. 467–479.
10. Пат. 2492255 РФ. Способ извлечения редкоземельных металлов из фосфогипса / Фокин К. С., Нестерова Е. О. ; заявл. 14.06.2012 ; опубл. 10.09.2013, Бюл. № 25.
11. Пат. 2520877 РФ. Способ переработки фосфогипса для производства концентрата редкоземельных металлов и гипса / Фокин К. С., Нестерова Е. О. ; заявл. 28.01.2013 ; опубл. 27.06.2014, Бюл. № 18.
12. Пат. 2473708 РФ. Способ извлечения редкоземельных элементов из фосфогипса / Рычков В. Н., Кириллов Е. В., Смирнов А. Л. и др. ; заявл. 09.08.2011 ; опубл. 27.01.2013, Бюл. № 3.
13. ГОСТ 20298–74. Смолы ионообменные. Катиониты. Технические условия. — Введ. 01.01.76. — М. : Издательство стандартов, 2003.
14. ГОСТ 10896–78. Иониты. Подготовка к испытанию.— Введ. 01.01.80. — М. : Издательство стандартов, 1993.
15. Пат. 2416654 РФ. Способ извлечения редкоземельных элементов из фосфогипса / Зоц Н. В., Глущенко Ю. Г., Шестаков С. В. и др. ; заявл. 10.11.2009 ; опубл. 20.04.2011, Бюл. № 11.
16. ГОСТ Р ИСО 5725-1–2002. Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 1. Основные положения и определения. — Введ. 01.11.2002.
17. ГОСТ Р ИСО 5725-2–2002. Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 2. Основной метод определения повторяемости и воспроизводимости стандартного метода измерений. — Введ. 01.11.2002.
18. ГОСТ Р ИСО 5725-3–2002. Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 3. Промежуточные показатели прецизионности стандартного метода измерений. — Введ. 01.11.2002.
19. ГОСТ Р ИСО 5725-4–2002. Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 4. Основные методы определения правильности стандартного метода измерений. — Введ. 01.11.2002.
20. ГОСТ Р ИСО 5725-5–2002. Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 5. Альтернативные методы определения прецизионности стандартного метода измерений. — Введ. 01.11.2002.
21. ГОСТ Р ИСО 5725-6–2002. Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 6. Использование значений точности на практике. — Введ. 01.11.2002.
22. Van der Watt J. G., Waanders F. B. Leaching of rare earth elements from bentonite clay // The Journal of The Southern African Institute of Mining and Metallurgy. Vol. 112, No. 4. P. 281–285.
23. Комиссарова Л. Н. Соединения редкоземельных элементов: сульфаты, селенаты, теллураты, хроматы. — М. : Наука, 1986. — 252 с.
24. Вольдман Г. М. Основы экстракционных и ионообменных процессов гидрометаллургии. — М. : Металлургия, 1982. — 376 с.