vguitВестник Воронежского государственного университета инженерных технологийProceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies2226-910X2310-1202VSUET10.20914/2310-1202-2018-4-349-355vguit-1969Research ArticleХимическая технологияFundamental and Applied chemistry, chemical technologyХимические аспекты карбонатного выщелачивания скандия из красных шламовChemical Aspects of Scandium carbonate leaching from Red MudsСтепановС. И.StepanovS. I.

профессор, кафедра технологии редких элементов и наноматериалов на их основе, Миусская пл., 9, г. Москва, 125047, Россия

professor, technology of rare elements and nanomaterials based on them department, Miusskaya sq., 9, Moscow, 125047, Russia

chao_step@mail.ruАунгМ. М.АungM. M.

аспирант, кафедра технологии редких элементов и наноматериалов на их основе, Миусская пл., 9, г. Москва, 125047, Россия

graduate student, technology of rare elements and nanomaterials based on them department, Miusskaya sq., 9, Moscow, 125047, Russia

polluxaung@gmail.comАунгХ. Йе.AungHt. Ye.

аспирант, кафедра технологии редких элементов и наноматериалов на их основе, Миусская пл., 9, г. Москва, 125047, Россия

graduate student, technology of rare elements and nanomaterials based on them department, Miusskaya sq., 9, Moscow, 125047, Russia

htetyeaung61058@gmail.comБояринцевА. В.BoyarintsevА. V.

доцент, кафедра технологии редких элементов и наноматериалов на их основе, Миусская пл., 9, г. Москва, 125047, Россия

associate professor, technology of rare elements and nanomaterials based on them department, Miusskaya sq., 9, Moscow, 125047, Russia

boyarin_sanya@mail.ruРоссийский химико-технологический университет им. Д.И. МенделееваD. Mendeleyev University of Chemical Technology of Russia201823122018804349355Copyright © Степанов С.И., Аунг М.М., Аунг Х.Й., Бояринцев А.В., 20192019Степанов С.И., Аунг М.М., Аунг Х.Й., Бояринцев А.В.Stepanov S.I., Аung M.M., Aung H.Y., Boyarintsev А.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vestnik-vsuet.ru/vguit/article/view/1969

Красные шламы (КШ) – отходы гидрохимической переработки бокситов по способу Байера, содержат целый ряд редких элементов, таких как галлий, титан, цирконий, редкоземельные элементы и скандий, содержание которого в КШ достигает 130 г/т. В решении проблемы извлечения скандия из КШ выделяют два направления: непосредственное извлечение скандия из КШ, как наиболее ценного и дорогостоящего его компонента, и попутное извлечение при комплексной переработке этого техногенного отхода. Предложенный в Институте химии твердого тела УрО РАН способ карбонатного выщелачивания скандия из КШ в процессе карбонизации щелочного раствора, образующегося при обработке КШ водой, позволяет извлекать не более 20% скандия, что недостаточно для разработки эффективной технологической схемы переработки этого сырья. В настоящей работе рассмотрены особенности химии карбонатного выщелачивания скандия из КШ в гетерогенных системах твердое – жидкость –углекислый газ для разработки условий, способствующих повышению извлечения скандия в растворы выщелачивания. Показано, что выщелачивание скандия из КШ водными растворами карбоната натрия в отсутствие углекислого газа протекает незначительно и сопровождается щелочным гидролизом скандия при высоких значениях рН в концентрированных растворах Na2CO3. При сатурации карбонатной пульпы КШ углекислым газом протекает гидролитическая полимеризация гидроксокарбонатов скандия и алюминия в присутствии протона угольной кислоты. Оба процесса: щелочного гидролиза и гидролитической полимеризации сопровождаются образованием вторичных осадков и снижением выхода скандия в карбонатный раствор. Для повышения извлечения скандия необходимо проводить карбонатное выщелачивание в условиях, исключающих или минимизирующих образование вторичных осадков, особенно при сатурации пульпы углекислым газом.

Red Muds (R.M.) – waste of bauxite reprocessing by the Bayer's method include many rare elements, such as Gallium, Titanium, Zirconium, Rare Earth Elements and Scandium, concentration of which in its reached 130 g/t. In the problem solving of Scandium extraction from R.M. get a two directions: immediate leaching of Scandium from R.M. and in passing Scandium recovery under complexing processing of R.M. The method of carbonate leaching of Scandium from R.M., which was work out in Institute of Solid State Chemistry Russian Academy of Sciences Urals Branch, include saturation by carbon dioxide of alkaline solutions, obtained after water process of R.M. and allow up to 20 % Scandium recovery in solutions. It is not effective for work out of technological scheme of R.M. processing. In recent paper, the chemical aspects of carbonate leaching of Scandium from R.M. in heterogeneous systems solid – liquid – gas carbon dioxide were investigated to determine of conditions for more Scandium recovery from R.M. It was shown, that Scandium leaching by aqueous sodium solutions without carbon dioxide gives small recovery yield and accompanied by alkaline hydrolysis under high pH in concentrated Na2CO3 solutions. Under saturation by carbon dioxide of carbonate R.M. pulp, the hydrolytic polymerization of hydroxocarbonates of Scandium and Aluminum in presence of carbonic acid proton take place. In the both process secondary precipitates are settle down and reduce of Scandium recovery yield. For increase of Scandium recovery from R.M. it is necessary to exclude the secondary precipitates under carbonate leaching with saturation by carbon dioxide.

красные шламыскандийизвлечениекарбонатные растворыгидролитическая полимеризацияred mudsScandiumleachingcarbonate solutionshydrolytic polymerizationReferencesСабирзянов Н.А., Яценко С.П. Гидрохимические способы комплексной переработки боксита. Екатеринбург: УрО РАН, 2006. 385 с.Sabirzyanov N.A., Yatsenko S.P. Gidrohimicheskie sposoby kompleksnoj perera-botki boksita [Hydrochemical methods for bauxite complexing processing]. Yekaterinburg, Ural. Otd. Russ. Akad. Nauk, 2006. 385 p. (in Russian).Трушко В.Л., Утков В.А., Бажин В.Ю. Актуальность и возможности полной переработки красных шламов глиноземного производства // Записки Горного института. 2017. Т. 227. С. 547–553.Trushko V.L., Utkov V.A., Bazhin V.Y. Topicality and possibilities for complete processing of red mud of aluminous production. Zapiski Gornogo Instituta. [Proceedings of Mining Institute]. 2017. vol. 227. pp. 547–553. (in Russian).Пягай И.Н., Кожевников В.Л., Пасечник Л.А., Скачков В.М. Переработка отвального шлама глиноземного производства с извлечением скандиевого концентрата // Записки горного института. 2016. Т. 218. С. 225–232.Пягай И.Н., Кожевников В.Л., Пасечник Л.А., Скачков В.М. Переработка отвального шлама глиноземного производства с извлечением скандиевого концентрата // Записки горного института. 2016. Т. 218. С. 225–232.Deelwal K. Evaluation of characteristic properties of red mud for possible use as a geotechnical material in civil construction // International Journal of Advances in Engineering & Technology. 2014. V. 7. № 3. P. 1053–1059.Pyagai I.N., Kozhevnirov V.L., Pasechnik L.A., Skachkov V.M. The Processing of red mud of aluminous production with extraction of Scandium concentrate. Zapiski Gornogo Instituta. [Proceedings of Mining Institute] 2016. vol. 218. pp. 225–232. (in Russian).Raghavan P.K.N. Recovery of metal values from red mud // Light metals. 2011. P. 23–26.Deelwal K. Evaluation of characteristic properties of red mud for possible use as a geotechnical material in civil construction. International Journal of Advances in Engineering & Technology. 2014. vol. 7. no. 3. pp. 1053–1059.Кожевников В.Л., Водопьянов А.Г., Паньков В.А., Кузьмин Б.П. Совместная комплексная переработка бокситов и красных шламов // Цветные металлы. 2013. № 12. С. 36–38.Raghavan P.K.N. Recovery of metal values from red mud. Light metals. 2011. pp. 23–26.Иванов А.И., Кожевников Г.Н., Ситдиков Ф.Г., Иванова Л.П. Комплексная переработка бокситов. Екатеринбург: УрО РАН, 2003. 180 с.Kozhevnikov V.L., Vodopyanov A.G., Pankov V.A., Kuzmin B.P. The joint complexing reprocessing of bauxite and red mud. Zvetnye metalli [Non-ferrous metals]. 2013. no. 12. pp. 36–38. (in Russian).Пат. № 2483131, RU, C22B 59/00, 3/04, 3/20, C01F 17/00. Способ получения оксида скандия из красного шлама / Пягай И.Н., Яценко С.П., Пасечник Л.А. и др. № 2011153456/02; Заявл. 2011153456; Опубл. 27.05.2013, Бюлл. № 15.Ivanov A.I., Kozhevnirov V.L., Sitdikov F.G., Ivanova L.P. The compexing reprocessing of bauxite. Yekaterinburg, Ural. Otd. Russ. Akad. Nauk, 2003. 180 p. (in Russian).Пат. № 2245371, RU, C21B 3/04, 13/00, 34/12, 59/00. Способ переработки красного шлама глиноземного производства /Е.А. Коршунов, С.П. Буркин, Ю.Н. Логинов, и др. № 2003103262/02; Заявл. 2003103262; Опубл. 12.04.2005, Бюлл. № 32.Pyagai I.N., Yatsenko S.P., Pasechnik L.A. et al. Sposob polucheniya oksida skandiya iz krasnogo shlama [The Method of Scandium oxide production from red mud]. Patent RF, no. 2483131, 2013.Анашкин В.С., Фомин Э.С., Яценко С.П. Разработка технологических схем безотходной и комплексной переработки низкокачественных бокситов и красных шламов // Металлургия легких металлов, проблемы и перспективы: тезисы докладов II Международной Научно-практической Конференции, Москва, 22–23 ноября 2006 г. М., 2006. С. 41–45.Korshunov E.A., Burkin S.P., Loginov Yu.N. et al. Sposob pererabotki krasnogo shlama glinozemnogo proizvodstva [The Method of red mud reprocessing]. Patent RF, no. 2245371, 2005.Степанов С.И., Маунг Маунг Аунг, Бояринцев А.В., Гозиян А.В. и др. О комплексной переработке красных шламов // Актуальные вопросы получения и применения РЗМ и РМ2017: сборник материалов международной научно-практической конференции 21–22 июня 2017 г. М.: ОАО «Институт «ГИНЦВЕТМЕТ», 2017. С. 278–281.Anashkin V.S., Fomin E.S. Yatsenko S.P. The Workout of technological circuitry of non-polluting and complexing reprocessing of low-quality bauxite and red muds. Metallurgiya legkih metallov, problemy i perspektivy [Metallurgy of lights metals: problems and opportunity: the abstracts of proceedings of II International scientific-practical conference]. Moscow, 2006. pp.41–45. (in Russian).Комиссарова Л.Н., Шацкий В.М., Пушкина Г.Я. и др. Соединения редкоземельных элементов. Карбонаты, оксалаты, нитраты, титанаты. М.: Наука, 1984. 235 с.Stepanov S.I., Maung Maung Aung, Boyarintsev A.V., Gosiyan A.V. et al. The complexing processing of red mud. Aktual'nye voprosy polucheniya i primeneniya RZM i RM 2017 [The Problems of Manufacture of R.E.M. and R.M2017: proceedings of the International scientific-practical conference]. Moscow, JSC «Institute «GINTSVETMET», 2017. pp. 278–281. (in Russian).Комиссарова Л.Н. Неорганическая и анали-тическая химия скандия. М.: Эдиториал УРСС. 2001. 512 с.Komissarova L.N., Shatskyi V.M., Pushkina G.Ya. et. al. Soedineniya redkozemel'nyh ehlementov. Karbonaty, oksalaty, nitraty, titanaty [Compounds of Rare Earth Elements. Carbonates, oxalates, nitrates, titanates]. Moscow, Nauka, 1984. 235 p. (in Russian).Томилов Н.П., Бергер А.С., Бойкова А.И. Об условиях образования гидроалюмокарбонатов при взаимодействии алюминия с растворами карбонатов щелочных металлов // Журнал неорганической химии. 1969. Т. 14. № 3. С. 674–680.Komissarova L.N. Neorganicheskaya i analiticheskaya himiya skandiya [Inorganic and Analytical Chemistry of Scandium]. Moscow, Editorial URSS, 2001. 512 p. (in Russian).Tomilov N.P., Berger A.S., Boykova A.I. About conditions of hydroalumocarbonates formation under interaction Aluminum with solutions of alkaline metals carbonate. Zhurnal neorganicheskoi chimii [J. of Inorganic Chemistry]. 1969. vol. 14. no. 3. pp. 674–680. (in Russian).Tomilov N.P., Berger A.S., Boykova A.I. About conditions of hydroalumocarbonates formation under interaction Aluminum with solutions of alkaline metals carbonate. Zhurnal neorganicheskoi chimii [J. of Inorganic Chemistry]. 1969. vol. 14. no. 3. pp. 674–680. (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.