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

Выполнение работ по теме:
«Эффективная технология комплексной переработки апатитовых руд с извлечением редкоземельных металлов и радионуклидов»

 

В ходе выполнения проекта по Соглашению с Минобрнауки России о предоставлении субсидии от «23» июня 2014 г. № 14.575.21.0024 в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014 – 2020 годы» на этапе №1 в период с 23 июня 2014 г. по 31.12.2014 г. выполнялись следующие работы:

Выполнен аналитический обзор современной научно-технической, нормативной, методической литературы, затрагивающей научно-техническую проблему, исследуемую в рамках ПНИ, в том числе обзор научных информационных источников: статьи в ведущих зарубежных и (или) российских научных журналах, монографии и (или) патенты) - не менее 15 научно-информационных источников за период 2009-2013 гг.

Проведено теоретическое исследование новых технологических решений переработки апатитовых концентратов.

Выполнены патентные исследования в соответствии с ГОСТ 15.011-96.

Проведены выбор и обоснование оптимального варианта направления исследований.

Разработана эскизная конструкторская документация (ЭКД) на модуль переработки нитрата кальция для эффективного возврата азотной кислоты экспериментального образца лабораторной установки комплексной переработки апатитовых руд с из-влечением редкоземельных металлов и радионуклидов.

Изготовлен модуль переработки нитрата кальция для эффективного возврата азотной кислоты экспериментального образца лабораторной установки комплексной переработки апатитовых руд с извлечением редкоземельных металлов и радионуклидов.

Разработаны программа и методика исследовательских испытаний модуля переработки нитрата кальция для эффективного возврата азотной кислоты экспериментального образца лабораторной установки комплексной переработки апатитовых руд с извлечением редкоземельных металлов и радионуклидов.

Проведены исследовательские испытания модуля переработки нитрата кальция для эффективного возврата азотной кислоты экспериментального образца лабораторной установке комплексной переработки апатитовых руд с извлечением редкоземельных металлов и радионуклидов.

Разработан промежуточный отчет о ПНИ.

Проведены маркетинговых исследований с целью изучения перспектив коммерциализации результатов интеллектуальной деятельности, полученных при выполнении ПНИ

При этом были получены следующие результаты:

Исследованные в рамках темы проекта литературные источники можно примерно разделить на три группы: большинство исследований посвящено разработкам технологий извлечения РЗЭ из фосфогипса (45,7 %), несколько меньше извлечению из АФР и ФРЗК (37,1 %) и только 17,1 % публикаций посвящены проблеме извлечения РЗЭ из ЭФК. Подобный результат можно объяснить тем, что фосфогипс доступен и по сути дела никем пока не востребован, поэтому его можно рассматривать непосредственно как источник РЗЭ, но на данный момент не разработана ни одна технология, позволяющая экономически выгодно извлекать РЗЭ из фосфогипса.

В настоящее время технически проработан процесс выделения РЗЭ из АФР при переработке апатита по азотно-кислотной технологии. Технология рентабельна при существующих ценах на РЗЭ. Данный вывод подтверждается опытом работы полупромышленной установки по извлечению РЗЭ из АФР на Кирово-Чепецком химическом заводе еще в 80-х годах прошлого столетия и сегодняшним опытом работы ОАО «Акрон»;

Теоретическое исследование новых технологических решений переработки апатитовых концентратов показало, что азотная кислота достаточно эффективна, особенно учитывая возможность рециклинга, что, кроме того, позволит решить вопрос с выводом малоликвидного нитрата кальция. Одним из важных достоинств переработки апатита по азотнокислотной технологии является то, что избыток азотной кислоты и нитрат-ионов входит в состав получаемого удобрения. Рассмотрены возможности улучшения ряда параметров проведения процессов извлечения РЗЭ из промпродуктов переработки апатита по всем рассматриваемым технологиям.

Выполненные патентные исследования в соответствии с ГОСТ 15.011-96 показали, что наиболее перспективными направлениями в исследуемой области, обеспечивающими повышение технико-экономических характеристик процесса переработки фосфатных руд (апатитов) и полупродуктов их промышленной переработки с выделением соединений РЗЭ являются переработка апатита и апатитового концентрата при получении товарного продукта (фосфорных удобрений) с выделением соединений РЗЭ, а также разработка высокоэффективных методов экстракции РЗЭ из растворов;

На основании вышеуказанного проведены выбор и обоснование оптимального варианта направления исследований и предложена схема переработки апатита. При разработке технологии учитывалось ее применение к действующему производству по переработке апатитов по азотнокислотной технологии. Выбранные для исследований решения соответствуют ряду требований: не должно проводится энергетические воздействия, направленные против движения энергии (потока тепла) основного технологического процесса переработки апатита. Указанное требование объясняется тем, что объемы переработки апатитов составляют млн тонн в год и водные потоки достигают внушительных объемов (десятки м3/час). Требование реагентного фактора заключается в том, что необходимо применять вещества, которые уже используются в технологии апатита, или аналогичные им, которые можно без ущерба основной технологии ввести в цикл производства удобрений. В соответствии с этим требованием, например, осаждении гидроксидов РЗЭ из АФР или ЭФК можно применять аммиак или карбонат аммония, т.к. дальнейшая операция получения удобрений заключается во введении аммиака.

Таким образом, процесс выделения РЗЭ должен быть составной частью основного процесса переработки апатита с получением фосфатных удобрений, и РЗ концентрат должен получаться как побочный продукт переработки апатита. Учитывая тот факт, что при переработке апатита Кольского полуострова РЗЭ концентрируются в АФР, ЭФК и фосфогипсе, для извлечения РЗЭ из этих продуктов следует применять такие реагенты, как аммиак (карбонат аммония), серную и фосфорную кислоты. Процесс выделение должен технологически совпадать с процессом получения удобрений или экологически чистого фосфогипса.

Разработана эскизная конструкторская документация (ЭКД) на модуль переработки нитрата кальция для эффективного возврата азотной кислоты экспериментального образца лабораторной установки комплексной переработки апатитовых руд с извлечением редкоземельных металлов и радионуклидов в составе: схема структурная в соответствии с ГОСТ 2.701-84; схема аппаратурно-технологическая в соответствии с ГОСТ 2.701-2008 ЕСКД; схема подключений в соответствия с ГОСТ 2.701-84; чертеж общего вида. Данный модуль изготовлен, для него разработаны программа и методика исследовательских испытаний.

Проведены исследовательские испытания модуля переработки нитрата кальция для эффективного возврата азотной кислоты экспериментального образца лабораторной установке комплексной переработки апатитовых руд с извлечением редкоземельных металлов и радионуклидов. Степень возврата азотной кислоты составляет более 30 %.

Проведенные маркетинговые исследования с целью изучения перспектив коммерциализации РИД, полученных при выполнении ПНИ являются заделом для проведения технико-экономической оценки рыночного потенциала полученных результатов в 2015 году.

 

Комиссия Минобрнауки России признала обязательства по Соглашению на отчетном этапе исполненными надлежащим образом

 

48