Повышение глубины переработки фосфатного сырья с попутным извлечением редкоземельных металлов

Разработана научная концепция комплексной переработки фосфогипса с попутным извлечением соединений редкоземельных металлов и получением продукции общетехнического назначения. Предложена научная гипотеза о влиянии комплексообразования РЗМ с неорганическими лигандами на процессы карбонатной конверсии малорастворимых соединений иттрия и лантаноидов. Установлены термодинамические закономерности карбонатной конверсии малорастворимых соединений РЗМ с образованием карбонатных комплексов. Показано, что растворение фосфатов, карбонатов РЗМ в карбонатных средах является самопроизвольным эндотермическим процессом. Лимитирующей стадией карбонатной конверсии фосфатов РЗМ с образованием карбонатных комплексов является внешняя диффузия. Определена последовательность технологических операций попутного извлечения соединений РЗМ при карбонатной конверсии фосфогипса на карбонат кальция и сульфат щелочного металла (аммония). Установлено, что промежуточной стадией растворения малорастворимых солей РЗМ в карбонатных средах является образование гидроксидов иттрия и лантаноидов, что может являться причиной нахождения РЗМ в карбонатном остатке конверсии фосфогипса. Доказана перспективность использования новых идей при разработке ресурсосберегающих технических решений, обеспечивающих эффективное извлечение и разделение редкоземельных элементов, обеспечивающих, в перспективе, решение задачи импортозамещения соединений редкоземельных металлов. Введен новый подход к переработке техногенных отходов, основанный на образовании прочных растворимых комплексов лантаноидов с «мягкими» кислотами по Пирсону в качестве лигандов. Выявлены технические условия проведения карбонатной конверсии фосфогипса, обеспечивающие попутное извлечение РЗМ в сульфатнокарбонатный раствор, заключающиеся в проведении процесса при температуре не менее 100 °С и существенном избытке карбоната по отношению к сумме оксидов РЗМ в фосфогипсе, что обеспечивает формирование карбонатных комплексов и препятствует образованию гидроксидов. Избыточное количество карбоната щелочного металла не приводит к его перерасходу, т.к. сульфатную составляющую раствора карбонатной конверсии отделяют кристаллизацией, а карбонатная составляющая возвращается на стадию конверсии фосфогипса.