Journals →  Цветные металлы →  2022 →  #6 →  Back

Редкие металлы, полупроводники
ArticleName Усовершенствованный фотометрический метод определения содержания редкоземельных элементов в фосфатном сырье
DOI 10.17580/tsm.2022.06.03
ArticleAuthor Почиталкина И. А., Кондаков Д. Ф., Ле Х. Ф., Лихошерст А. Е.
ArticleAuthorData

Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева, Москва, Россия:

И. А. Почиталкина, профессор, докт. техн. наук, эл. почта: pochitalkina@list.ru
Х. Ф. Ле, аспирант
А. Е. Лихошерст, студент 2-го курса магистратуры


Институт общей и неорганической химии имени Н. С. Курнакова РАН, Москва, Россия:

Д. Ф. Кондаков, старший научный сотрудник, канд. техн. наук

Abstract

Социалистическая Республика Вьетнам занимает 21-е место в мире по запасам фосфатного сырья. Расположенное вдоль правобережной части реки Хонг крупнейшее месторождение апатита Лаокай протяженностью более 100 км и площадью 45,56 км2 активно эксплуатируют с 1940 г. Согласно данным геологоразведки, запасы руды этого месторождения превышают 30 млн т. В условиях постоянно увеличивающегося объема добычи и повышения требований к экологической безопасности продуктов переработки апатита необходим мониторинг содержания в его составе металлов редкоземельной группы. Метод масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (МС – ИСП), успешно зарекомендовавший себя в качестве прямого анализа минерального сырья и объектов окружающей среды на содержание редкоземельных элементов (РЗЭ), для промышленного сектора доступен не в полной мере, а альтернативный спектрофотометрический (СФМ) метод, позволяющий определить сумму РЗЭ в анализируемых объектах, требует длительного времени и больших трудозатрат. В статье представлены результаты апробации усовершенствованного СФМ-метода, преимущество которого состоит в исключении стадии разложения пробы смесью плавиковой, азотной и серной кислот, а следовательно, в сокращении времени пробоподготовки, трудозатрат и повышении безопасности труда. Результаты, полученные при помощи традиционного и усовершенствованного СФМ-методов, хорошо согласуются: относительное расхождение между ними не превышает погрешности, соответствующей методу, и составляет 1,68 %. На примере параллельного анализа двух проб молотого апатита месторождения Лаокай показаны результаты определения содержания РЗЭ, полученные методом МС – ИСП и СФМ-методом по стандартному и усовершенствованному вариантам, определены причины погрешностей СФМ-метода и пути их уменьшения.

keywords Редкоземельные элементы, лантан, тербий, церий, спектрофотометрический метод, фосфатное сырье, апатит, Лаокай
References

1. Волков А. И., Стулов П. Е., Леонтьев Л. И., Углов В. А. Анализ использования редкоземельных металлов в черной металлургии России и мира // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2020. Т. 63, № 6. С. 405–418.
2. Dutta T., Kim K.-H., Uchimia M. Global demand for rare earth resources and strategies for green mining // Environ. Res. 2016. Vol. 150. P. 182–190.
3. Amato A., Becci A., Birloaga A. et al. Sustainability analysis of innovative technologies for the rare earth elements recovery // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2019. Vol. 106. P. 41–53.
4. Guyonnet D., Planchon M., Rollat A. Material flow analysis applied to rare earth elements in Europe // Journal of Cleaner Production. 2015. Vol. 107. P. 215–228.
5. Haque N., Hughes A., Lim S. Rare earth elements: Overview of mining, mineralogy, uses, sustainability and environmental impact // Resources. 2014. Vol. 3, Iss. 4. P. 614–635.
6. Balaram V. Rare earth elements: A review of applications, occurrence, exploration, analysis, recycling, and environmental impact // Geoscience Frontiers. 2019. Vol. 10, Iss. 4. P. 1285–1303.
7. Papangelakis V. G., Moldoveanu G. Recovery of rare earth elements from clay minerals // Proceedings of the 1st Rare Earth Resources Conference (Milos). 2014. P. 191–202.
8. Башлыкова Т. В., Вальков А. В., Петров В. И. Извлечение редкоземельных элементов из фосфогипса и отходов золотодобычи // Цветные металлы. 2012. № 3. С. 40–42.
9. Локшин Э. П., Калинников В. Т., Тареева О. А. Извлечение редкоземельных элементов из промпродуктов и техногенных отходов переработки хибинского апатитового концентрата // Цветные металлы. 2012. № 3. С. 75–80.
10. Peiravi M., Dehghani F., Ackah L. et al. A review of rare-earth elements extraction with emphasis on non-conventional sources: Coal and coal byproducts, iron ore tailings, apatite, and phosphate byproducts // Mining, Metallurgy & Exploration. 2021. Vol. 38, No. 1. P. 1–26.
11. Zhang W., Noble A., Yang X. et al. A comprehensive review of rare earth elements recovery from coal-related materials // Minerals. 2020. Vol. 10, Iss. 5. P. 451.
12. Zhou F., Xiao Y., Guo M. et al. Selective leaching of rare earth elements from ion-adsorption rare earth tailings: A Synergy between CeO2 Reduction and Fe/Mn Stabilization // Environmental Science & Technology. 2021. Vol. 55, Iss. 16. P. 11328–11337.
13. Shin D., Kim J., Kim B. et al. Use of phosphate solubilizing bacteria to leach rare earth elements from monazite-bearing ore // Minerals. 2015. Vol. 5, Iss. 2. P. 189–202.
14. Maes S., Zhuang W.-Q., Rabaey K. et al. Сoncomitant leaching and electrochemical extraction of rare earth elements from monazite // Environ. Sci. Technol. 2017. Vol. 51, Iss. 3. P. 1654–1661.
15. Xu Q., Sun Y., Yang L. et al. Leaching mechanism of ionadsorption rare earth by mono valence cation electrolytes and the corresponding environmental impact // Journal of Cleaner Prod. 2019. Vol. 211. P. 566–573.
16. Fuguo L., Gao G., Li H. et al. Compound leaching of rare earth from the ion-adsorption type rare earth ore with magnesium sulfate and ascorbic acid // Hydrometallurgy. 2018. Vol. 179. P. 25–35.
17. Kim R., Cho H., Han K. et al. Optimization of acid leaching of rare-earth elements from Mongolian apatite-based ore // Minerals. 2016. Vol. 6, Iss. 3. P. 63.
18. Golev A. Rare earths supply chains: Current status, constraints and opportunities // Resources Policy. 2014. Vol. 41. P. 52–59.
19. Почиталкина И. А., Кондаков Д. Ф., Лихошерст А. Е. Сравнительная оценка методов определения содержания РЗЭ в фосфатном сырье // Цветные металлы. 2022. № 1. С. 47–48. DOI: 10.17580/tsm.2022.01.05.
20. Mineral commodity summaries. — U.S. : Geological Survey, 2022. — 202 p.
21. Решение премьер-министра социалистической республики Вьетнам № 1893 / QD-TTg, Ханой 20.10.2014 г. Утверждение планирования по исследованию, эксплуатации, обработке и использованию запасов апатита до 2020 года и с перспективой на 2030 год. — URL: https://vanban.chinhphu.vn/default.aspx?pageid=27160&docid=177001.
22. Почиталкина И. А., Кондаков Д. Ф., Ле Х. Ф. Регулирование подвижности фосфора в комплексных удобрениях, получаемых из апатита Лаокай // Химическая технология. 2020. Т. 21, № 12. С. 561–564.
23. Lichte F. E., Meier A. L., Crock J. G. Determination of the rareearth elements in geological materials by inductively coupled plasma mass spectrometry // Analytical Chemistry. 1987. Vol. 59, No. 8. Р. 1150–1157.
24. Jarvis K. E. Inductively coupled plasma mass spectrometry: A new technique for the rapid or ultra-trace level determination of the rare-earth elements in geological materials // Chemical Geology. 1988. Vol. 68, Iss. 1-2. P. 31–39.
25. Jarvis K. E., Williams J. G. Laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry (LA-ICP-MS): a rapid technique for the direct, quantitative determination of major, trace and rare-earth elements in geological samples // Chemical Geology. 1993. Vol. 106, Iss. 3-4. P. 251–262.
26. Горбатенко А. А., Ревина Е. И. Инструментальные методы определения редкоземельных элементов // Заводская лаборатория. 2014. Т. 80, № 4. С. 7–19.
27. Astrom M., Corin N. Distribution of rare earth elements in anionic, cationic and particulate fractions in boreal humus-rich streams affected by acid sulphate soils // Water Res. 2003. Vol. 37, No. 2. P. 273–280.
28. Zhang X. C., Nearing M. A., Polyakov V. O. et al. Using Rare-Earth Oxide Tracers for Studying Soil Erosion Dynamics // Soil Science Society of America Journal. 2003. Vol. 67, No. 1. P. 279–288.
29. Саввин С. Б. Органические реагенты группы арсеназо III. — M. : Атомиздат, 1971. — 350 с.
30. Пат. 2511375 РФ. Способ фотометрического определения редкоземельных элементов / Хитрова О. А.; заявл. 02.07.12 ; опубл. 10.04.14, Бюл. № 10.
31. Почиталкина И. А., Кондаков Д. Ф., Ле Х. Ф., Ву Ч. Т. Состав бедной апатитовой руды месторождения Лаокай // Журнал неорганической химии. 2018. Т. 63, № 8. С. 1046–1049.
32. Михайлов В. А. Редкоземельные руды мира: Геология, ресурсы, экономика : монография. — Киев : Издательско-полиграфический центр «Киевский университет», 2010. — 223 с.
33. Мировой рынок редкоземельных металлов и соединений 2019–2025 (9 издание): Аналитическое исследование / Группа аналитиков по изучению рынков сырья, металлов и продукций из них // International Metallurgical Research Group. 2019. — 104 c. — URL: https://docplayer.ru/134894766-Mirovoyrynok-redkozemelnyh-metallov-i-soedineniy-9-izdanie.html (дата обращения: 10.04.2022).

Language of full-text russian
Full content Buy
Back