184347. lajstromszámú szabadalom • Eljárás ritkafémtartalom kinyerésére digerálással ritkafémtartalmú kőszenek, különösen barnakőszenek égési maradékából
1 184 347 2 tózkodási idő) mellett is — 80 %-os, és csak 20 % épül be a szilikátrácsba. Kedvezőbb a helyzet, ha a hőmérséklet alacsonyabb vagy a tartózkodási idő rövidebb. Például 800 °C-on való elégetésnél, 10 órás tartózkodási idő után is adszorptiv kötésben van gyakorlatilag a teljes ritkafém tartalom, 1000 °C-nál pedig a szilikátrácsba beépült hányad 6 órás tartózkodási idő után haladja meg az 5 %-ot. Fentiekből következik, hogy a ritkafém tartalom kinyeréséhez felesleges a hamu feltárása, a főkomponensek teljes vagy részleges oldatba vitele. Ennek felismerése azon túlmenően, hogy a ritkafém tartalom kinyerését és az ilyen tartalmú oldatok feldolgozását megkönnyíti, azzal az előnnyel is jár, hogy a szilárd égési maradék a ritkafém tartalom kinyerése után gyakorlatilag változatlan marad, így szokásos módon és hagyományos célokra változatlanul felhasználható. Az adszorptive kötött ritkafém vegyületek típusa a kőszén hamu kémiai összetételétől, a ritkafém típusától és a hőterheléstől (hőmérséklet és tartózkodási idő) függ. Ha a szén elég sok kenet tartalmazott és a hőterhelés nem volt túl magas, a ritkafémek jelentős része szulfátok formájában lesz jelen. A hőterhelés növekedésével, ill. a kéntartalom csökkenésével az oxidos formák válnak uralkodóvá. A ritkafém típusától és a hamu alkáli, valamint földalkálifém tartalmától függően ezek egyszerű vagy összetett oxidok. Ezen vegyület típusok oldékonysága különböző. A találmány szerinti eljárásban azonban az egyes lépcsőkben használt oldószer típusokkal az adszorptive kötött teljes ritkafém mennyiség feloldható. Az első lépcsőben a vizes digerálás során kioldódnak a periódusos rendszer Vb és VI b oszlopának oxoanionok képzésére hajlamos elemei (V, Nb, Ta, Cr, Mo, W) közül azok, amelyek egyszerű oxoanionokat alkottak, ha ezen ionoknak a rendelkezésre álló alkáli és földalkáli fémekkel képzett sói vízoldhatóak. Oldódnak továbbá az összes ritkafém vízoldható szulfát formájában jelenlevő részei. A második lépésben híg alkálikarbonátos (pl.: 1 %-os Na2C03) kilúgozást alkalmazunk. Ekkor a vízben nem oldható polimer, heteropolimer oxoanionok, depolimerizációt követően alkáli sóik formájában oldatba mennek. Mind a vizes, mind az alkálikarbonátos digerálás eredményeként kapott oldat viszonylag tiszta a kilúgozó szeren és a kinyerni kívánt ritkafémeken kívül alig tartalmaz szennyezéseket, mert ezekben a digerálási folyamatokban a főkomponensek nem oldódnak. Ennek következtében az oldatok feldolgozása egyszerű művelet. A harmadik digerálási lépcsőben a hamuk adszorptive kötött lantanida és aktinida féméit visszük oldatba. Ezek az U kivételével nem képeznek anionokat és így leoldásuk hígsavban történik. Ebben a lépésben — az adott esetben szükséges semlegesítés után - feldolgozásra kerülhetnek az előző digerálási lépés(ek)en keresztül ment szilárd égési maradékok, de alkalmazható ez a digerálási lépés — a másik kettőhöz hasonlóan ~ önállóan is, sőt akár elsőként is. A kilúgozó szer koncentrációja (0,5-3,0 %-os szabad sav oldat) olyan alacsony, hogy a gyakorlati kilúgozási idő alatt (a fázisok érintkezésének hatásosságától függően 0,5—1,0 óra) a hamu főkomponenseit nem támadja meg. Ennek következtében az oldat a kinyerni kívánt fémeken kívül csak az oldó savat, és az égési maradék felületi vastartalmát és a mobi-Ihilható alkáli és földalká'i tartalomnak egy részét fogja szennyezőként tartalmazni. Példaként megemlítjük, hegy az 1200°C-on elégetett és ott 5 órát tartózkodóit, összességében 4000 ppm lantanida és aktinida tar almú barnaszénhamu lantanida és aktinida tartalminak mintegy 70 %-a oldatba vihető. vlindegyik digerálási lépés végezhető egy vagy több fokozatban, a hígsavas digerálás kivételével forró kilúgozószer alkalmazásával is. Ez utóbbinál a forró kilúgozószer — különösen H2S04 esetében — kerülendő, mert a ritkaföldfémek oldhatósága általában csökken a hőmérséklet növelésével. Tekintettel arra, hogy a találmány alapja az, hogy a ritkafém vegyületek a szilárd égési maradékok felületén adszorptive kötöttek, így és ezért onnan könnyen oldatba vihetők, továbbá kívánatos, hogy a hamu főkomponensei még ne oldódjanak, az oldódási folyamatokat pontosan ellenőrizni kell. Az oldódási körülmények azonban nagyon technológia függőek, ezért az optimális kilúgozási időt esetenként kell megállapítani a következő módon: a) Vizes digerálásnál a V koncentráció alakulását kell követni, melynek során a koncentráció az idő függvényében kezdetben meredeken emelkedik, majd gyakorlatilag állandósul. Az ehhez tartozó idő a kilúgozás optimális időszükséglete. b) Az alkálikarbonátos kilúgozásnál szintén a V koncentráció növekedését kell figyelni, de ugyanakkor mérjük az oldat Al-tartalmát is. Ez. kezdetben gyakorlatúig nulla, majd amikor a V koncentráció megállapodik, hirtelen emelkedni kezd. Ez az optimális kilúgozási időszükséglet. c) Savas kezelésnél elegendő az oldat Fe-íartalmának ny anion követése. Ez kezdetben lassan emelkedik, majd hirtelen, törésszerűén felgyorsul az oldódás. Az optimális digerálási időt a töréspont adja meg. Az eljárás eredményeként kapott ritkafém koncentrátumok tovább feldolgozása történhet egyedileg és összesít'-e is. A tovább feldolgozás lehet az oldatkoncentrátumok fémtartalmának bepárlássai, ad- vagy abszorpcióval történő dúsítása, vagy az egyes fémek ioncserélő kromatográfiával való szétválasztása, vagy közvetlen hiőrometallurgiái feldolgozás is. Az eljárás után visszamaradó hamu, salak, pernye semlegesítés és vizes mosás után továbbra is alkalmas marad a hagyományos korábbi célra és felhasználásra. A találmány szerinti eljárást a példaként! foganatosításokra vonatkozólag a következő ábrákban érzékeltetjük, ahol a Fig. 1. az eljárás folyamatát érzékelteti; a Fig. 2. a V koncentráció alakulását mutatja be az idő függvényében; a Fig. 3. a V és az Ai203 koncentráció időbeli változás át mutatja be; a Fig. 4. pedig a ZRFF és az Fe203 koncentráció időbeli alakulását érzékelteti. Az ábra jelölés rendszere: a kettősszárn első számjegye a digerálási lépcső sorszáma. A második számjegyek jelentése: 1= szilárd anyag (égési maradék) feladás; 2 = digeráló szer (oldatkoncentrátum) feladás; 3 = digerálás; 4 = fázis elválasztás; 5 = digeráló szer pótlás; 6.= melegítés; 7 = oldatkoncentrátum ismételt feladása a következő fokozatra; 8 = oldatkoncentrátum kilépés; 9 = szilári fázis kilépés. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
