بررسي تاثير فعال سازي مكانيكي بر ساختار كاني فلوئورآپاتيت و انحلال عناصر نادر خاكي موجود در كنسانتره فسفات اسفوردي

Effect of mechanical activation on the leaching of rare earth elements from Esfordi phosphate concentrat

كنسانتره فسفات اسفوردي با عيار 1/2 درصد مجموع عناصر نادر خاكي، يكي از منابع غني عناصر نادر خاكي موجود در كشور است كه مهمترين عناصر نادر خاكي موجود در آن عبارتند از سريم (5608 گرم در تن)، لانتانيم (1959) و نئوديميم (2227). در تحقيق حاضر، انحلال در اسيد نيتريك (بدون فعال سازي) و فعال سازي - انحلال در اسيد نيتريك بررسي شد. براي بررسي اثر فعال سازي مكانيكي بر انحلال عناصر نادر خاكي، از آسياي سياره اي با گلوله هاي فولادي به قطر 20 ميليمتر، در شرايط نسبت جرم گلوله به پودر، برابر با 2 و 15 و زمان 90 دقيقه در محيط خردايش خشك و اتمسفر هوا استفاده شد. همچنين با توجه به انحلال پذيري زياد فلوئورآپاتيت و كم كاني هاي حاوي عناصر نادر خاكي در اسيد نيتريك، از روش انحلال دو مرحله اي استفاده شد و پسماند انحلال مرحله اول، كه حاوي بيش از 99 درصد عناصر نادر خاكي موجود در نمونه اوليه بود، با نسبت جرم گلوله به پودر 12 فعال سازي و مجددا حل شد. نتايج نشان داد كه فعال سازي مكانيكي تاثير مهمي بر انحلال عناصر نادر خاكي از كنسانتره فسفات داشته و انحلال عناصر نادر خاكي را از حدود 1 درصد (بدون فعال سازي) براي عناصر سريم، لانتانيم و نئوديميم به ترتيب تا 35/79، 42/61 و 30/34 درصد افزايش داد. در اثر فعال سازي مكانيكي با نسبت جرم گلوله به پودر 2و 15، ميزان آمورف شدگي نمونه به ترتيب برابر با 1/2 و 57 درصد اندازه گيري شد. همچنين ميزان كرنش شبكه اي و اندازه كريستاليت به ترتيب از 0.08 درصد و 225 نانومتر براي نمونه اوليه به 0.09 درصد و 225 نانومتر براي نمونه فعال سازي شده با نسبت جرم گلوله به پودر برابر 2 و به 0.63 درصد و 81.8 نانومتر براي نمونه فعال سازي شده با نسبت جرم گلوله به پودر برابر 15 تغيير پيدا كرد.

The Esfordi phosphate concentrate with total assay of REE equal to 1.2 percent is one of the richest source of rare earth elements in Iran. It contains Ce(5608 ppm), La(1959ppm) and Nd(2227ppm). In this research, the effect of mechanical activation on the leaching of rare earth elements by nitric acid from Esfordi phosphate concentrate was investigated. For the investigation of mechanical activation effect on leaching of REE, a planetary ball mill was used with steel balls of diameter about 20 mm, ball to powder ratio of 15 and 2 and with a retention time of 90 minuts in dry situation and air atmosphere. Because of high and low leachability of fluorapatite and REE minerals by nitric acid, respectively, tow stage leaching methode was used. The first leaching stage residue, that contained about 99 % of REEs in initial phosphate concentrate, was activated mechanically at ball to powder ratio of 12 and then leached. Results showed that the mechanical activation had important influence on leaching of REE by nitric acid from phosphate concentrate and improved the leaching of Ce, La and Nd from about 1% (without mechanical activation) to 35.79, 42.61 and 30.34% , respectively. The amorphization degree increased to 1.2 and 57% after 90 min intensive milling with ball to powder ratio of 2 and 15 to 1, respectively. Also, the crystallite size and microstrain of Fluorapatite differed from 225 nm and 0.08 % for initial sample to 225 nm and 0.09 % and 81.8 nm and 0.63 % for mechanically activated samples with ball to powder ratio of 2 and 15 to 1 respectively.