Публикации о результатах перспективных проектов

Разработка способов и создание экспериментальной установки извлечения редкоземельных элементов при освоении природных и техногенных месторождений

Государственный научно-исследовательский и проектный институт редкометаллической промышленности «Гиредмет» (ОАО «Гиредмет»)Ахмед Амиралы Гасанов, руководитель отделения особо чистых веществ, редких и редкоземельных металлов

Цель проекта

Создание способов извлечения редкоземельных элементов (РЗЭ) из природного и техногенного низкокачественного сырья с получением продукции в виде: концентратов РЗЭ, соединений индивидуальных РЗЭ — оксидов лантана, церия, неодима с содержанием основного вещества не менее 99,9% по каждому.

Создание способов извлечения редкоземельных элементов (РЗЭ) из техногенного высококачественного сырья — отходов люминофоров, содержащих европий, с получением продукции в виде оксидов иттрия и европия с содержанием основного вещества не менее 99,9% по каждому и крупностью частиц не более 50 нм.

Для низкокачественного сырья природного и техногенного происхождения моделирование полученных технических решений и технологических условий, проведение исследовательских испытаний технологии переработки низкокачественного сырья природного и техногенного происхождения.

Решение задачи масштабирования технологических процессов, устойчивости технологических режимов и показателей, подготовка исходных данных на проектирование и разработку технологических регламентов.

Описание проекта

В результате работы будет создана безотходная технология и аппаратурное оформление рекуперации Воскресенских отвалов и отходов апатитов, предусматривающая комплексную переработку сырья с получением концентратов РЗМ легкой и среднетяжелой группы, оксидов лантана, церия, неодима, чистотой не менее 99,9 % для каждого, а также строительных материалов, что позволит в перспективе создать комплексы безотходных производств переработки скопившихся овалов фосфогипса.

Впервые будет разработан способ получения европия и иттрия заданного качества — чистоты 99,9 % и выше с размером частиц не более 50 нм, из отходов люминофоров, активированных европием.

Задачи разделения и глубокой очистки индивидуальных РЗМ будут решены с помощью экстракционных, электрохимических и ионообменных методов.

Для реализации разработанных процессов будут созданы установки, обеспечивающие качество конечных технологических продуктов.

Работы, выполненные (выполняемые) в отчетный период

Работы по тематике исследований начаты в сентябре. т.г.

В настоящее время выполняется первый этап НИР «Выбор направления исследований» Уже проведены патентные исследования по тематике работы. Выбраны направления предстоящих исследований и технологических способов решения поставленных задач. Определены и обоснованы наиболее эффективные методы выделения, концентрирования и очистки РЗМ.

Основные результаты, полученные в отчётный период

Для достижения цели и получения конечных результатов работы на первом этапе будут решены задачи, поставленные техническим заданием, в том числе будут:

— проведены патентные исследования по ГОСТ Р 15.011-96 и подготовлен отчет;

— выполнен аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы по тематике НИР;

— выбраны и обоснованы направления исследований и методов решения поставленных задач;

— выбраны решения по извлечению, разделению и очистке РЗЭ из растворов сложного водно-солевого состава;

— разработаны требования по метрологическому, методическому, техническому, информационному и программному обеспечению для выбранных способов извлечения и разделения РЗЭ;

— выполнен анализ физико-химических закономерностей извлечения и — обоснован выбор способа извлечения и разделения РЗМ из различных типов сырья — низко- и высококачественного;

— разработаны технические решения по созданию экспериментальной установки получения оксидов редкоземельных металлов — лантана, церия, неодима, иттрия, европия.

Ожидаемые результаты выполнения работ по проекту в целом

В результате работы будут созданы аппаратурно-технологические решения для создания комплексов переработки отходов, содержащих РЗМ, таких как отходы получения минеральных удобрений (фосфогипс), отходы люминофоров, что поспособствует:

— решению экологических проблем;

— созданию новых рабочих мест;

— обеспечению страны РЗМ отечественного производства, как следствие, развитию отечественных инновационных технологий.

Разработка технологических принципов получения оксида скандия с заданной степенью чистоты из красного шламаНациональный исследовательский технологический университет «МИСиС» (НИТУ «МИСиС»)Соколова Юлия Васильевна, вед. науч. Сотрудник

Цель проекта

Разработка новых принципов решения проблемы извлечения скандия из красных шламов глиноземного производства, позволяющих осуществить первичное концентрирование с получением чернового концентрата с содержанием скандия не менее 2%.

Разработка технологических основ производства оксида скандия квалификации ОС-99,0 из чернового концентрата скандия, полученного при переработке красных шламов.

Разработка способов утилизации отходов переработки красного шлама с получением ликвидной продукции (добавки в производстве строительных материалов, и др.).

Описание проекта

Красный шлам (КШ) с содержанием около 100 г/т является перспективным сырьевым источником скандия благодаря большим залежам (сотни миллионов тонн), доступности, легкой вскрываемости и наличию необходимой инфраструктуры на действующих глиноземных заводах. КШ в зависимости от сырья и способа переработки содержит, проценты: 17-46 Fe2O3, 8-24 Al2O3, 1,4-14 Na2O, 3-5 TiO2, 8-11 SiO2, а также около 150 г/т Sc2O3 и примерно 1 кг/т суммы оксидов редкоземельных металлов. Для создания экономически эффективной схемы извлечения скандия из КШ с получением оксида скандия используются наиболее дешевые и доступные реагенты, экстрагенты, сорбенты и методы. Из отходов переработки КШ будут разработаны способы получения попутной продукции.

Работы, выполненные (выполняемые) в отчетный период

Сделан аналитический обзор современной литературы по проблеме. Проведены патентные исследования. Выбрано направление исследования. Проведена сравнительная оценка вариантов возможных решений.

Разрабатываются методики анализа красных шламов (КШ), чернового концентрата скандия (ЧКС), раствора после выщелачивания красного шлама.

Проводятся исследования по получению концентрата скандия с использованием методов обогащения.

Ведутся исследования по получению ЧКС карбонизационным, сорбционным и экстракционным методами.

Проводятся работы по изготовлению экспериментальной установки выщелачивания КШ с получением чернового концентрата скандия.

Основные результаты, полученные в отчётный период

Сделан выбор направления исследования. Разработаны решения поставленных задач. Определены оптимальные условия выщелачивания КШ растворами серной кислоты, при которых степень выщелачивания скандия близка к 95%, а скорость фильтрования полученного раствора и степень отделения примесей приемлемы для организации процесса на укрупненной лабораторной установке. Наработаны партии растворов выщелачивания КШ для проведения первичного концентрирования скандия. Изучена эффективность экстракции скандия керосиновыми растворами ТБФ, Д2ЭГФК, ТОА в зависимости от кислотности и содержания примесей в исходном растворе. С целью сорбционного концентрирования скандия из растворов выщелачивания КШ изучена сорбция скандия и примесей с использованием ионитов промышленных марок. В настоящее время проводятся исследования по оптимизации параметров изучаемых процессов.

Ожидаемые результаты выполнения работ по проекту в целом

Лабораторный технологический регламент получения оксида скандия квалификации ОС-99,0 из КШ.

Лабораторный технологический регламент получения ликвидной продукции из отходов переработки КШ по разработанной технологии.

Экспериментальный образец установки первичного концентрирования скандия с получением чернового концентрата скандия из КШ.

Экспериментальный образец установки по получению оксида скандия квалификации ОС-99,0 из чернового концентрата скандия, полученного при переработке КШ.

Методики анализа КШ, чернового концентрата скандия, технического оксида скандия, раствора после выщелачивания КШ.

Рекомендации и предложения по использованию результатов ПНИ в реальном секторе экономики.

Проект ТЗ на проведение ОТР по созданию технологии получения оксида скандия квалификации ОС-99,0 из КШ.

Эффективная технология комплексной переработки апатитовых руд с извлечением редкоземельных металлов и радионуклидов

ФГАОУ ВПО «Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ» (НИЯУ МИФИ)Сачков Виктор Иванович, ведущий научный сотрудник

Цель проекта

Целью проекта является создание научно-технического задела в области технологии комплексной переработки апатитовых руд с извлечением редкоземельных металлов и радионуклидов.

Описание проекта

В настоящее время в ряде стран ведутся активные работы по восстановлению или созданию собственной редкоземельной (РЗ) промышленности для уменьшения зависимости от экспорта Китая. Благодаря уникальным свойствам редкоземельных металлов (РЗМ) они широко применяются для множества современных наукоемких отраслей промышленности. В России в связи с отсутствием предприятий, перерабатывающих РЗ-сырье, и наличием достаточной сырьевой базы активно проводятся исследования возможностей получения РЗЭ из ряда источников. Одним из таких источников являются Хибинские апатиты Кольского полуострова, которые содержат до 0,7-1,0 % РЗМ. Кроме того, апатит содержит и другие ценные компоненты.

Объемы переработки апатитов настолько велики, что даже при неполном извлечении РЗМ общий выпуск продукции обеспечит как минимум внутренний спрос страны, но сейчас РЗМ из апатитов не извлекаются.

Работы, выполненные (выполняемые) в отчетный период

В отчетный период должен быть создан аналитический обзор литературы, связанной с переработкой апатита и возможностями извлечения из продуктов переработки ряда ценных компонентов, особенно — редкоземельных элементов, а также проведены теоретическое исследование технологий переработки апатитовых руд и концентратов и проведены патентные исследования. На основании полученных результатов должен быть сделан выбор и обоснование оптимального варианта направления исследований. Кроме того, должны быть проведены маркетинговые исследования в области проекта.

Также должна быть разработана эскизная конструкторская документация на модуль переработки нитрата кальция с целью эффективного возврата азотной кислоты при переработке апатита азотнокислотным способом и изготовлен и испытан этот модуль.

Полученные результаты должны быть оформлены в виде промежуточного отчета о ПНИ.

Основные результаты, полученные в отчётный период

Выполнен аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы. Подготовлен отчет о патентных исследованиях. Проведены теоретические исследования технологий переработки апатитовых руд и концентратов. На основании полученных результатов выбран и обоснован оптимальный вариант направления исследований. Разработана эскизная конструкторская документация на модуль переработки нитрата кальция для эффективного возврата азотной кислоты, входящего в состав экспериментального образца лабораторной установки комплексной переработки апатитовых руд с извлечением РЗМ и радионуклидов; данный модуль изготовлен, для него разработана программа и методика исследовательских испытаний и проведены исследовательские испытания, показавшие возможность эффективного возврата азотной кислоты в основной процесс. Также проведены маркетинговые исследования в области темы ПНИ.

Ожидаемые результаты выполнения работ по проекту в целом

В ходе выполнения ПНИ ожидается, что будет разработана эффективная технология комплексной переработки апатитовых руд с извлечением редкоземельных металлов и радионуклидов, включающая следующие основные стадии:

— азотнокислое вскрытие рудных материалов с переводом практически всех ценных компонентов в жидкую фазу (твердая фаза представлена не вскрытой составной частью концентрата, обогащенной титаном и малорастворимыми нитратами стронция и бария);

— выделение стронций-содержащего осадка и осаждению его в виде карбоната;

— выделение нитрата кальция и его разложение для рециклинга азотной кислоты;

— выделение фосфатного редкоземельного концентрата, перевод его в нитратный раствора и очистка (в первую очередь от радиоактивных примесей, затем от балластных) методом экстракции.

Поделиться