Сернокислотное вскрытие монацита

Вскрытие монацита серной кислотой проводят при темпера­туре 200° С во вращающихся печах или реакторах с мешалкой. Технологическая схема приведена на рис. 27. Измельченный до 0,1 мм концентрат смешивают с серной кислотой в количестве 1,5-—2 т кислоты на 1 т концентрата. Это количество кислоты почти в три раза превышает стехиометрическое. При темпера­туре выше 230° С образуется нерастворимый пирофосфат тория. Поэтому следует тщательно контролировать температуру реак­ции и не допускать перегрева. Следует учитывать, что реакция разложения монацита экзотермическая.

При вскрытии монацита освобождаются образовавшиеся в нем в результате радиоактивного распада тория гелий и торон. Последний является a-активным изотопом с малым периодом полураспада, и для его удаления необходимо предусмотреть соответствующую вентиляцию.

Рис. 27. Технологическая схема сернокислотного разложения монацита.

Реакцию сульфатизации проводят во вращающихся печах с внешним обогревом либо в реакторах при непрерывном пере­мешивании. Выгрузку продукта из аппарата ведут в горячем состоянии, иначе вязкая паста затвердевает.

Полученный продукт выщелачивают. Растворимость суль­фата РЗЭ уменьшается с повышением температуры. Раствори­мость сульфата тория максимальна при 45° С. Поэтому выщелачивание проводят при температуре 30° С. Этот процесс является самой медленной стадией вскрытия.

Чтобы обеспечить эффективное извлечение тория и РЗЭ в раствор, при выщелачивании продуктов сульфатизации на каж­дую тонну монацита используют 10 г воды. Нерастворимый ос­таток содержит двуокись кремния, непрореагировавший мона­цит и некоторые минералы, сопутствующие монациту: циркон, рутил, касситерит. Если в монаците имеется примесь ильменита, то она практически нацело разлагается серной кислотой с об­разованием сульфатов титана и железа.

Монацит содержит определенное количество изотопа радия - мезотория I. Чтобы предотвратить переход его в виде коллоида в раствор, на стадии вскрытия или выщелачивания добавляют 0,5 кг сульфата или хлорида бария на каждую тонну монацита. Известно, что если две соли кристаллизуются, в одинаковой системе и разница в размере их ионов не превышает 10-15%, то при условии одинакового заряда ионы могут замещать друг друга. Ионные радиусы Ва²⁺ 1,34 Å и Ra²⁺ 1,43 Å удовлетворяют этому условию, и мезоторий изоморфно осаждается с сульфатом бария.

Твердую фазу отделяют от раствора отстаиванием и фильт­рацией. Промывку осадка ведут холодной водой. Фильтрат со­держит ионы РЗЭ и тория, некоторое количество ионов титана, железа и т. д., сульфат- и фосфат-ионы и избыточную серную кислоту.

Существует несколько способов разделения тория и РЗЭ. Рассмотрим основные из них.