Селективное извлечение редкоземельных элементов из отходов глиноземного производства

Актуальной проблему накопления сложных по составу токсичных красных шламов и других отходов глиноземной промышленности делает отсутствие комплексных эффективных технологических решений по селективному извлечению оставшихся в отходах ценных элементов и РЗЭ и получению их первичного концентрата, без которых существующие технологии не могут быть рентабельными. По существующим технологиям переработки боксита красные шламы получают маложелезистыми и с повышенным содержанием в них щелочи, кремния и алюминия. В таком виде они малопригодны для их дальнейшей переработки в черной металлургии или будущего извлечения из них ценных компонентов. Модернизация существующего способа переработки бокситового сырья разработанным и впервые предложенным на кафедре цветных металлов УрФУ методом спекания исходного сырья с каустической щелочью при температуре 300 °С с последующим выщелачиванием разбавленными растворами минеральных кислот, обеспечивает глубокую переработку как высококачественного, так и низкокачественного сырья. Установлено, что процесс спекания приводит к фазовому превращению минералов железа и высвобождению РЗЭ из твердой матрицы данных минералов, что повышает эффективность их извлечения. Маггемитовый красный шлам (МКШ), полученный методом низкотемпературного щелочного спекания – водного выщелачивания бокситов месторождения Среднего Тимана, как и его промышленный аналог - пыль электрофильтров (ПЭФ) печей спекания бокситов по сравнению с лежалым красным шламом являются более перспективным сырьем для извлечения РЗЭ и Sc из-за концентрирования РЗЭ при низких концентрациях Na, Ca, Al и других нежелательных элементов, повышающих потребление кислоты, необходимой при последующем кислотном выщелачивании. Определена лимитирующая стадия выщелачивания скандия из МКШ и ПЭФ и обоснована природа диффузионных затруднений извлечения Sc; установлен механизм извлечения Sc в раствор при выщелачивании шлама и нахождение условий, при которых этот процесс будет селективным, т.е. с минимальным соизвлечением других примесей (особенно Fe, Al и Ti). Предложена обработка отходов глиноземного производства путем последовательного водощелочного-кислотного выщелачивания при рН 3-4 в присутствии катионов магния (MgSO4). Такая обработка сырья, которое предварительно было подвергнуто термохимической или механической активации в процессе спекания, позволяет селективно извлекать РЗЭ в раствор. Показана возможность получения гидроксида алюминия с повышенным содержанием скандия путем декомпозиции щелочно-алюминатного раствора с добавлением скандийсодержащего десорбата. Предложена принципиальная технология селективного извлечения РЗЭ из пыли электрофильтров печей спекания бокситов Уральского алюминиевого завода, позволяющая получать порошок гидроксида алюминия со скандием, пригодный для получения Al-Sc сплава непосредственно в процессе электролиза.