Переработка апатитового концентрата методом сорбционной конверсии

DOI: 10.25702/KSC.2307-5252.2018.9.1.175-180 УДК 622.364.1 : 622'15 : 66.081

ПЕРЕРАБОТКА АПАТИТОВОГО КОНЦЕНТРАТА МЕТОДОМ СОРБЦИОННОЙ КОНВЕРСИИ Э. П. Локшин, О. А. Тареева, И. Р. Елизарова

Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И. В. Тананаева ФИЦ КНЦ РАН, г. Апатиты, Россия

Аннотация

Разработаны научные основы комплексной технологии переработки апатитового концентрата, позволяющей извлекать все ценные компоненты (карбонат кальция, карбонатные концентраты РЗЭ и стронция, фторсиликаты натрия или калия, ортофосфорную кислоту с пониженным содержанием катионных примесей) при практическом отсутствии расхода реагентов. Ключевые слова:

апатитовый концентрат, комплексная переработка, новый метод.

PROCESSING OF APATITE CONCENTRATE BY SORPTION CONVERSION

E. P. Lokshin, О. А Tareeva, I. R. Elizarova

I. V. Tananaev Institute of Chemistry and Technology of Rare Elements and Mineral Raw Materials

of the Federal Research Centre "Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences", Apatity, Russia

Abstract

The paper describes the scientific basis for a complex treatment of apatite concentrate. The technology recovers all the valuable components: CaCO3, RE and strontium carbonate concentrated products, Na2SiF6 or K2SiF6, and H3PO4 with less cationic impurities. The proposed treatment requires practically no reagent consumption. Keywords:

apatite concentrate, complex processing, new method.

Для гидрохимической переработки апатита на минеральные удобрения в промышленности используют сернокислотную и азотнокислотную технологии. Им свойственен ряд недостатков, поэтому разработка более эффективных методов переработки апатитового концентрата представляет практический интерес.

Фосфорная кислота или её смесь с Са(Н2РО4)2 может быть получена взаимодействием в водной среде апатитовой руды с сорбентом в Н+-форме. При рекомендованном отношении реагирующих компонентов получали кислоту концентрацией 1,8 мас. %. Применяя полученную кислоту вместо воды для разложения новых порций апатитовой руды, за 26 циклов концентрацию кислоты увеличили до 20 мас. % [1].

Предлагалось разлагать апатит в фосфорнокислых растворах различной концентрации в присутствии сульфокатионита при повышенных температурах [2, 3]. В качестве продуктов получали содержащий кальций сорбент, фосфорную кислоту, её смесь с фосфатом кальция. Фосфатное сырьё содержит значительную концентрацию фтора, загрязняющего фосфорнокислый раствор. Методы очистки фосфорнокислого раствора от фтора не изучались. Регенерация сорбента обычно также не изучалась. Не исследовалось поведение РЗЭ, радионуклидов и других примесей, переходящих в раствор при разложении фосфатного сырья, отсутствовала информация о составе получавшейся фосфорной кислоты. Таким образом, технология переработки апатитового концентрата, основанная на его разложении фосфорной кислотой в присутствии сорбента, не разработана. Проведенные нами исследования направлены на разработку такой технологии.

Состав использовавшегося апатитового концентрата (мас. %): 50,0 CaO; 3,11 SrO; 39,06 P2O5; 3,03 F; 0,93 Na2O; 0,26 К2О; 0,09MgO; 0,62 AI2O3; 0,31 TiO2; 0,71 Fe2Os; 1,04 ZT2O3; 0,003 ThO2; 4,510-4 UO2.

В работе применяли сорбенты в Н+-, NH4+-, Na+- и К+-формах. Навеску апатитового концентрата и заданное количество сорбента КУ-2-8чС помещали в раствор Н3РО4 (марка «хч», ГОСТ 6552-80) заданной концентрации Сн ю . Пульпу выдерживали 4 ч при заданной температуре, перемешивая. Расход сорбента

оценивали в процентах к теоретически необходимому для полной сорбции катионов концентрата в предположении, что катионы сорбируются в виде Меи+. Отношение массы концентрата и объёма фосфорнокислого раствора 1 : 10. После взаимодействия пульпу отделяли от сорбента на сетчатом фильтре, из пульпы фильтрованием отделяли твёрдый остаток, если он оставался. Маточный раствор и твёрдый остаток анализировали на содержание катионов аттестованным масс-спектрометрическим методом (масс-спектрометр "ELAN 9000 DRC-e", Perkin Elmer, США). Концентрацию фосфора в продуктах определяли спектрофотометрическим, фтора — потенциометрическим методами.

Условия проведения опытов по сорбционной конверсии апатитового концентрата с использованием сорбента в Н+- и МН4+-формах обобщены в табл. 1, а основные результаты в таблицах 2 и 3.

Таблица 1

Условия проведения опытов по разложению апатитового концентрата с использованием сорбента в Н+- или КН4+-форме

Опыт «V мас. % Расход сорбента а, % Форма сорбента Температура, 0С Масса твёрдого остатка, отн. %

1 5 127 Н+ 20 Не найден

2 10 127 Н+ 20 Не найден

3 38 90 Н+ 20 0,67

4 38 90 Н+ 80 Не найден

5 38 127 КН4+ 80 Не найден

6 38 100 КН4+ 20 0,6

7 38 127 Н+ 20 < 0,3

Таблица 2

Извлечение катионов в сорбент

Опыт Извлечение, %

№ К Мм Са 8г А1 Т1 Бе ТИ и 2Тг

1 93,6 95,5 97,7 99,5 99,7 69,6 83,1 82,1 81,9 46,6 99,9

2 94,0 96,1 96,1 99,2 99,6 73,9 81,7 78,8 72,7 38,5 99,6

3 72,4 80,2 83,1 92,4 94,4 42,3 70,2 71,5 30,1 34,0 87,2

4 76,5 66,6 58,8 82,5 Н. а. 6,4 5,4 38,7 14,3 30,0 72,5

5 98,9 85,6 88,8 96,0 98,4 47,7 63,0 51,9 25,0 29,1 94,3

6 84,8 82,5 86,0 88,7 99,2 46,4 84,6 67,8 7,0 32,0 83,6

7 85,6 86,9 81,8 94,8 97,5 54,6 83,6 68,4 8,2 8,9 95,1

Таблица 3

Содержание РЗЭ и основных катионных примесей в «маточном» фосфорнокислом растворе

Опыт Концентрация, мг-л-1

№20 К2О МяО СаО 8гО А12О3 ТЮ2 Бе2Оэ ТИО2 ИО2 2Тг2Оэ

1 60 11,6 2,0 269 8,7 189 52,4 128 0,54 0,24 0,82

2 56 10,2 3,4 383 11,3 162 56,9 151 0,82 0,28 4,5

3 238 58,4 17,2 5312 172 414 70,2 210 2,22 0,27 133

4 220 86,2 36,3 8750 Н. а. 580 294 437 2,56 0,32 286

5 9,9 37,2 9,9 2012 67,2 324 115 343 2,25 0,32 5,95

6 118 37,6 10,2 4700 164 277 39,8 191 2,40 0,34 143

7 135 33,8 16,0 2608 79,2 281 51,1 225 2,94 0,46 51,4

Количественное разложение апатитового концентрата достигалось уже при температуре 20 0С. Возможно использование сорбента и в водородной, и в аммонийной форме. Концентрация фосфора в растворе после разложения апатитового концентрата возрастала на 2,6-3,1 мас. %.

Уменьшение Сн ро в исходном растворе до 5-10 мас. %, использование сорбента в Н+-форме и повышение

температуры с 20 до 80 0С повышали эффективность разложения апатитового концентрата (табл. 2). Это связано

с тем, что при снижении Сн ро возрастает эффективность сорбции. Высокая полнота разложения апатитового

концентрата достигалась даже при расходе сорбента, равном 90 % от стехиометрически необходимого (опыты 3 и 4). С повышением расхода сорбента возрастала полнота поглощения катионов, следовательно, снижалась их концентрация в фосфорнокислых растворах (табл. 3). Сорбентом хорошо поглощались щелочные, щелочноземельные и редкоземельные элементы, труднее — титан, ещё труднее — алюминий и железо (табл. 2). На остаточное содержание катионных примесей влияли расход сорбента, температура процесса, концентрация Н3РО4 в исходном растворе. При расходе сорбента 90-100 % от стехиометрического остаточное содержание СаО составляло 8,75 и 4,7 г-л-1 соответственно, снижаясь до < 2,3 г-л-1 при расходе сорбента 127 %. Стронций поглощался не хуже, чем кальций.

При снижении расхода сорбента (табл. 3, опыты 3, 4 и 6) возрастало остаточное содержание в маточном растворе РЗЭ. При недостатке сорбента и повышении температуры особенно уменьшалось извлечение в сорбент

алюминия, титана и железа (опыт 4). Как следствие, возрастала их концентрация в фосфорнокислом растворе. В фосфорнокислых растворах титан присутствует как в катионной, так и в анионной форме [4]. При исследовании электродиализной очистки фосфорнокислых растворов найдено, что значительная часть титана в них может быть в виде недиссоциированных молекул. Вероятно, этим же объясняется затруднение сорбции алюминия и железа. Степень поглощения алюминия, титана и железа возрастала при снижении С и температуры процесса, а при

Н3Р04

80 0С — при использовании сорбента в МН4+-форме. Оба последних параметра вызывают снижение кислотности раствора: переходящий из сорбента катион КН4+ частично нейтрализует Н3РО4, а при повышении температуры с 20 до 80 0С, судя по данным [5], первая константа диссоциации Н3РО4 уменьшается на 33 %. Снижение кислотности раствора приводит к уменьшению доли анионных форм титана в растворе и, вероятно, алюминия и железа. При одинаковом расходе сорбента (табл. 3, опыты 3, 4 или 5 и 7) снижение температуры процесса увеличивало остаточную концентрацию щелочных, щелочноземельных, редкоземельных и радиоактивных элементов из-за снижения эффективности сорбции их сульфокатитонитом.

Степень замещения функциональных групп сорбента при допущении, что сорбируются катионы Меи+, составляла 74,2-100 %. При пониженном расходе сорбента РЗЭ иттриевой группы сорбировались труднее, чем РЗЭ цериевой группы. При повышении расхода сорбента разница в эффективности сорбции РЗЭ уменьшалась.

Из растворов на основе 38 мас. % Н3РО4 основная часть тория и урана не поглощалась сульфокатионитом, но они, особенно торий, хорошо сорбировались из растворов, содержавших 5-10 мас. % Н3РО4. Судя по содержанию урана и тория (вклад калия ничтожно мал), удельная эффективная радиоактивность полученных растворов Аэфф. не превышала 14, а сорбента — 10 Бккг-1.

Содержание катионных примесей в получаемых фосфорнокислых растворах значительно ниже, чем в продукционной экстракционной фосфорной кислоте дигидратного процесса предприятий России, содержащей (г-л-1): СаО 3,7-10,0; Ре2Оз 2,5-5,0; АЪОз 1,2-6,2; 1,2-1,5 ЕТГ2О3. Как видно из данных табл. 4, оно может быть уменьшено обработкой «свежим» сорбентом. При этом хуже выделяются титан, железо, торий и уран, так как, по-видимому, их анионные или электронейтральные комплексы достаточно устойчивы.

Таблица 4

Сорбционная очистка фосфорной кислоты, полученной разложением при 20 0С

Раствор Содержание в фосфорнокислом растворе, мгл"1

Na20 К2О MgO CaO SrO АЪО3 Ti02 Fe2O3 ZTr2O3 ThO2 UO2

Исходный 135 33,8 16,0 2608 79,2 281 51,1 225 51,4 2,94 0,46

Конечный 23,6 0,64 0,8 17,4 0,69 33,2 37,4 145 0,38 1,42 0,36

Примечание. Расход сорбента в Н+-форме — 1,4 дм3 на 1 дм3 раствора, 20 0С, время — 2 ч.

Таким образом, при комнатной температуре апатитовый концентрат в присутствии сульфокатионита в Н+- или КН4+-форме количественно разлагается в фосфорной кислоте, при этом получается фосфорнокислый раствор с увеличенной концентрацией фосфора, не содержащий сульфат-ион и с пониженной по сравнению с ЭФК концентрацией катионных примесей. При использовании сульфокатионита в Н+-форме метод применим для получения фосфорной кислоты, при использовании сульфокатионита в КН4+-форме — для получения аммонийфосфатных удобрений.

Главный недостаток исследованного подхода — необходимость применения получаемой по традиционным технологиям ортофосфорной кислоты. Кроме того, требуется организация извлечения фтора из фосфорнокислых растворов.

Исследовали переработку полученных сорбентов. Их состав приведен в табл. 5.

Таблица 5

Содержание металлов в сорбентах

№ Содержание, мг-л"1

Na20 К2О MgO CaO SrO АЪО3 TiO2 Fe2O3 Tr2O3 ThO2 UO2

1 570 160 52 33850 2164 242 186 348 707 0,15 0,10

2 626 177 61 35443 2214 327 181 401 740 0,52 0,15

3 675 207 73 46208 2938 262 218 510 909 0,90 0,15

Опыты по десорбции проводили в статических условиях растворами 5 М NaCl (1), 5 М NaNO3 (2), 7 М NaNO3 (3), 5 М NaCl + 1 г-л"1 HCl (4) и 5 М NaNO3 + 1 г-л"1 HNO3 (5) при отношении объёмов раствора и сорбента Ур : Ус = 4 : 1. Найдено, что, хотя основная часть компонентов десорбировалась через 0,5 ч, равновесие не достигалось даже в течение 1,5 ч, но уже после часовой выдержки концентрации компонентов в элюате менялись незначительно. В табл. 6 приведены данные по равновесной эффективности десорбции (выдержка 2 ч).

Из данных табл. 6 следует, что существенных отличий при десорбции с использованием NaCl и NaNO3 нет. Более эффективно катионы калия, щелочноземельных и редкоземельных металлов, алюминия и железа десорбируют 5 М растворы NaCl и NaNO3, чем раствор NH4NO3. Десорбция калия, щелочноземельных,

редкоземельных элементов, алюминия и железа значительно уменьшается при повышении температуры процесса от 20 до 80 0С, а тория значительно увеличивается при повышении температуры до 80 0С и уменьшается при небольшом подкислении десорбата. Повышение концентрации N¿N03 до 7 М снижало эффективность десорбции щелочноземельных элементов, алюминия и железа.

Таблица 6

Зависимость эффективности десорбции от условий её проведения

№ опыта Сорбент Г, 0С Десорбент Десорбция, отн. %

№ рНн. рНк. К Мм Са 8г А1 Т1 Бе 2Тг ТИ и

1 3 20 1 7 0,36 90,2 84,0 94,3 87,2 78,2 3,7 68,7 72,9 10,6 8,6

2 1 80 1 7 0,1 58,8 55,5 66,9 65,7 72,5 1,5 3,9 42,0 76,6 12,2

3 3 20 2 7 0,6 91,4 84,5 93,0 81,9 77,2 3,3 50,7 61,8 8,9 4,2

4 1 80 2 7 0,16 90,0 45,7 69,3 72,9 68,8 1,4 15,1 41,4 76,7 7,3

5 1 80 3 7 0,18 86,5 29,6 58,8 67,2 49,0 1,5 8,4 45,4 72,4 59,6

6 2 80 4 1,6 0,04 61,1 40,9 96,0 62,4 70,7 1,2 10,6 41,8 9,1 10,0

7 2 80 5 1,8 0,28 59,6 23,9 97,0 78,4 47,2 0,3 12,1 38,6 6,3 11,0

В элюатах концентрация фосфора в пересчёте на Р2О5 не превышала 20,4, фтора — 0,006 мгл-1, следовательно, отмывка водой катионита гелевой структуры от фосфорной кислоты проходит эффективно.

При нейтрализации содовым раствором до рН 5 из элюата на основе 5 М раствора N¿N03 98,2 % РЗЭ выделяется в продукт с содержанием 2Тг20з относительно суммы оксидов других элементов 6,7 мас. %, при этом основной примесью является карбонат кальция. В оптимальных условиях проведения нейтрализации при рН = 8,0 степень осаждения кальция составляла 98,2-98,8 %, в то время как 77,3-78,1 % стронция оставалось в растворе. При нейтрализации до рН = 9,0 с выходом > 77 % были получены стронциевые концентраты, содержавшие 68,5-74,5 мас. % 8г0 относительно суммы 8г0 и СаО. Осаждение компонентов при нейтрализации элюата на основе хлорида натрия протекало сходным образом. Разделение РЗЭ и щелочноземельных элементов, а также кальция и стронция при использовании для нейтрализации раствора гидроксида натрия оказалось менее эффективным.

При использовании для десорбции солей натрия получается сульфокатионит в №+-форме. Исследовали возможность проведения сорбционной конверсии апатитового концентрата с использованием сульфокатионита в №+- и К+-формах. Судя по величинам коэффициентов распределения при сорбции из кислых растворов, полизарядные катионы образуют более прочные связи с функциональной группой -803 сорбента, чем катионы натрия или калия. Поэтому предположили, что сорбция полизарядных катионов будет проходить в приемлемой степени. Условия и результаты опытов приведены в табл. 7-9.

Таблица 7

Условия проведения опытов, извлечение кальция в сорбент и раствор, степень разложения апатитового концентрата в

Опыт Ж : Т Расход Форма Температура, Извлечение кальция, отн. % в, отн. %

сорбента а, % сорбента 0С в сорбент в раствор

1 12 115 20 73,3 15,8 89,1

2 12 170 20 83,1 6,6 89,7

3 12 115 50 78,3 20,0 98,3

4 17 115 50 90,2 9,3 99,5

5 12 115 К+ 20 72,8 8,0 80,8

6 12 165 К+ 20 90,2 5,6 95,8

Примечание. Исходная концентрация фосфорной кислоты во всех опытах 32 мас. %.

Таблица 8

Извлечение металлов в сорбент

Опыт Извлечение, %

№ К Мм Са 8г А1 Т1 Бе ТИ и 2Тг

1 - 74,2 69,2 73,3 82,9 35,5 74,0 56,9 0,66 11,1 64,8

2 - 70,0 48,2 83,1 79,6 31,6 63,8 54,8 6,63 24,7 70,1

3 - 23,6 31,3 78,3 83,9 9,12 69,2 57,8 22,1 24,8 52,0

4 - 59,7 40,8 90,2 83,7 7,50 66,9 59,4 16,3 23,1 55,3

5 12,6 - 46,8 72,8 72,9 26,2 67,4 57,4 22,8 29,4 59,6

6 77,7 - 78,0 90,2 93,4 42,7 77,4 67,1 32,1 27,1 84,4

Таблица 9

Содержание основных катионных примесей и фтора в фосфорнокислых растворах

Опыт Концентрация, мг-л-1

Na20 К2О CaO SrO АЬОэ TiO2 Fe2O3 ThO2 UO2 ZTr2Os F

1 19260 42,4 6561 167,7 286 31,0 197,3 2,11 0,28 217 430

2 20310 21,4 2761 80,0 267 20,9 137,9 1,60 0,20 105 420

3 28272 161,6 8327 376 466 70,5 230,8 1,90 0,28 403 520

4 20426 58,1 5684 291 333 50,5 150,7 1,41 0,20 265 520

5 609 32626 3311 207 353 21,0 137,6 1,39 0,20 212 150

6 122 30550 2339 76,9 230 17,7 121,0 1,50 0,20 106 190

Как видно из данных табл. 2-6, при использовании сорбентов как в Na+-, так и в К+-форме достижима высокая степень разложения апатитового концентрата. При 20 0С увеличение расхода сорбента в Na+- или К+-формах в 1,5 раза снижало концентрацию кальция в полученном фосфорнокислом растворе и увеличивало количество поглощённого сорбентом кальция — основного катионного компонента апатитового концентрата (см. опыты 1 и 2, 5 и 6).

Полученные растворы при использовании сорбента в №+-форме содержали (г-л-1): 19,26-28,27 Na20; 2,76-8,33 СаО; 0,42-0,52 F, а при использовании сорбента в К+-форме — 30,55-32,63 КО; 2,34-3,31 СаО и 0,15-0,19 F. В них содержание фтора в пересчёте на 100 мас. % Н3РО4 при использовании сорбента в №+-форме не более

0.11.мас. %, а при использовании сорбента в К+-форме — 0,05 мас. %. Таким образом, для большинства технических применений отпадает необходимость проведения дополнительной очистки получающейся фосфорной кислоты от примеси фтора.

При сопоставимых условиях сорбент в К+-форме более эффективно поглощал кальций и РЗЭ (см. опыты 2 и 6). Увеличение величины Ж : Т в 1,4 раза мало сказывалось на сорбционной конверсии (опыты 1 и 2), но при использовании сорбента в К+-форме эффективность возросла (опыты 5 и 6).

Полученные при использовании сорбентов в Na+- или К+-формах фосфорнокислые растворы содержат высокие концентрации щелочных элементов, что не позволяет их использовать в обороте для разложения апатитового концентрата. Показана возможность выделения щелочных металлов методом электродиализа с получением растворов, содержащих до 100 гл-1 гидроксидов натрия или калия (Т. А. Седнева).

Использование сульфокатионита в Na+- или К+-форме упрощает технологию за счёт исключения операций регенерации сорбента в Н+-форму и очистки получаемой фосфорной кислоты от примеси фтора.

Достоинствами метода являются: возможность комплексного использования апатитового концентрата с получением карбоната кальция, карбонатных концентратов РЗЭ и стронция, фторсиликатов натрия или калия при исключении потерь фосфора; практическое отсутствие расхода реагентов; получение в качестве товарного продукта ортофосфорной кислоты повышенного качества (не содержащей сульфат-ион, с пониженным содержанием катионных примесей).

Литература

1. Пат. 18456 ГДР. Verfahren zur Gewinnung von Phosphorsâure aus apatithaltigen Mineralien und Gesteinen / Thilo E., Wodtske F; опубл. 01.04.1960.

2. Пат. 1474086 Франция, МПК С 01 B 25/18. Perfectionnement aux procédés de fabrication d'acide phosphorique / Dumont P.; Potasse & Engrais Chimiques. № 48459; заявл. 04.02.1966; опубл. 13.02.1967.

3. Пат. 1285466 ФРГ, МПК С 01 B 25/18. Verfahren zur Herstellung von Phosphorsâure / Cochran L. W.; Multi-Minerali Ltd. № 128466; заявл. 17.05.1967; опубл. 19.12.1968.

4. Горелов А. М., Штин А. П. Исследования свойств фосфорнокислых растворов титана // Труды Института химии УФ АН СССР. 1970. Вып. 20. С. 106-110.

5. Николаева Н. М. Химическое равновесие в водных растворах при повышенных температурах. Новосибирск: Наука, СО АН СССР, 1982. 230 с.

Сведения об авторах Локшин Эфроим Пинхусович

доктор технических наук, Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И. В. Тананаева ФИЦ КНЦ РАН, г. Апатиты, Россия lokshin. ep@gmail.com Тареева Ольга Альбертовна

кандидат технических наук, Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И. В. Тананаева ФИЦ КНЦ РАН, г. Апатиты, Россия tareeva@chemy.kolasc.net.ru Елизарова Ирина Рудольфовна

кандидат технических наук, Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И. В. Тананаева ФИЦ КНЦ РАН, г. Апатиты, Россия elizarir@chemy. kolasc .net. ru

Lokshin Efroim Pinhusovich

Dr. Sc. (Engineering), I. V. Tananaev Institute of Chemistry and Technology of Rare Elements and Mineral Raw Materials of the Federal Research Centre "Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences", Apatity, Russia lokshin.ep@gmail.com Tareeva Olga Albertovna

PhD (Engineering), I. V. Tananaev Institute of Chemistry and Technology of Rare Elements and Mineral Raw Materials of the Federal Research Centre "Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences", Apatity, Russia tareeva@chemy.kolasc.net.ru Elizarova Irina Rudolfovna

PhD (Engineering), I. V. Tananaev Institute of Chemistry and Technology of Rare Elements and Mineral Raw Materials of the Federal Research Centre "Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences", Apatity, Russia elizarir@chemy.kolasc.net.ru

DOI: 10.25702/KSC.2307-5252.2018.9.1.180-184 УДК 553.22 + 551.2

СОЗДАНИЕ ОСНОВ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ПОЛЕЗНЫХ КОМПОНЕНТОВ (БЛАГОРОДНЫХ И РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ, ОСОБО ЧИСТОГО ГРАФИТА И НАНОАЛМАЗОВ) ИЗ ВЫСОКОУГЛЕРОДИСТЫХ ПОРОД МЕТОДАМИ ГИДРОМЕТАЛЛУРГИИ И ПЛАЗМОХИМИИ

В. П. Молчанов1, М. А. Медков2, В. А. Достовалов3, Н. Н. Молчанова4

1 Дальневосточный геологический институт ДВО РАН, г. Владивосток, Россия

2 Институт химии ДВО РАН, г. Владивосток, Россия

3 Дальневосточный федеральный университет, г. Владивосток, Россия

4 ООО «Гидрометаллург», г. Владивосток, Россия

Аннотация

На юге Дальнего Востока открыт новый перспективный источник полезных ископаемых — металлоносные высокоуглеродистые породы Ружинской площади. Они вмещают значительные запасы кристаллического графита, золота, платины и углеродистых наноструктур (фулеренов, нанотрубок, алмазоподобного углерода). Разработана схема извлечения из этих пород методами гидрометаллургии особо чистого (99,97 %) кристаллического графита. Он использовался в качестве исходного материала для проведения плазмохимических исследований. В результате эксперимента выделены наноразмерные углеродистые наноматериалы. Часть из них, возможно, унаследована от природных графитоносных пород. Полученные сведения будут использованы при разработке ресурсосберегающей технологии извлечения полезных компонентов. Ключевые слова:

Приморье, высокоуглеродистые породы, технологии извлечения полезных компонентов, гидрометаллургия, плазмохимия, сверхчистый графит, алмазоподобный углерод.

THE FOUNDATIONS OF EXTRACTION OF VALUABLE COMPONENTS (PRECIOUS AND RARE EARTH METALS, HIGH PURITY GRAPHITE AND NANODIAMONDS) FROM HIGH-CARBON ROCKS WITH METHODS OF HYDROMETALLURGY AND PLASMA CHEMISTRY

V. P. Molchanov1, M. A. Medkov2, V. A. Dostovalov3, N. N. Molchanova4

1 Far East Geological Institute of the Far-Eastern Branch of the RAS, Vladivostok, Russia

2 Institute of ^emistry of the Far-Eastern Branch of the RAS, Vladivostok, Russia

3 Far-Eastern Federal University, Vladivostok, Russia

4 LLC "Hydrometallurg", Vladivostok, Russia

Abstract

In the south of the Russian Far East, a new perspective source of minerals has been pioneered, which is the metal-bearing high carbon rocks of the Ruzhinskaya square. The rocks are rich in crystalline graphite, gold, platinum and carbon nanostructures (fullerene, nanotubes and diamond-like carbon). The technique of extraction of ultrapure (99,98 %) crystalline graphite from these rocks has been developed using hydrometallurgical methods. The obtained graphite was used as a raw material for plasma-chemical tests succeeded in the separation of nanodimensional carbon structures, part of which could be inherited from the natural graphite-bearing rocks. The results of investigation will be used in the development of resource-saving technology of minerals extraction. Keywords:

Primorye, high-carbon rocks, technologies for extraction of useful components, hydrometallurgy, plasma chemistry, ultrapure graphite, diamond-like carbon.