Вопросы комплексной переработки минерального сырья актуальны вследствие обеднения имеющихся сырьевых запасов и с возможностью использования технологических отходов, которые образуются в процессе переработки сырьевых источников, для получения ценных компонентов. В технологической схеме переработки апатитового концентрата сернокислотным способом образуется большое количество фосфогипса со средним содержанием легких редкоземельных металлов (РЗМ) 0,032-0,45 %. При обработке фосфогипса растворами серной кислоты часть РЗМ переходит в сульфатный раствор, из которого возможно проводить их извлечение с применением ионообменного способа. В работе изучен сорбционный процесс извлечения легких РЗМ (празеодима, неодима и самария) в виде анионных сульфатных комплексов состава [Ln(SO4)2]– на полистирольном анионите АН-31. Исследования проводились в статических условиях при соотношении жидкой и твердой фаз 1:1, рН 2, температуре 298 K и исходной концентрации РЗМ в растворах от 0,83 до 226,31 ммоль/кг. Термодинамическое описание изотерм сорбции проводилось методом, основанным на линеаризации уравнения действующих масс, модифицированным для реакции ионного обмена. В результате проведенных расчетов получены значения констант ионообменного равновесия для Pr, Nd, Sm, а также значения изменения энергии Гиббса для процесса ионного обмена сульфатных комплексов РЗМ на анионите АН-31 и значения полной емкости анионита. Рассчитанные коэффициенты разделения свидетельствуют о низкой селективности анионита АН-31 для легких РЗМ, однако анионит может использоваться для эффективного извлечения суммы легких РЗМ. На основании среднего значения константы ионообменного равновесия легких РЗМ рассчитаны параметры сорбционной установки с псевдоожиженным слоем анионита.

The issues of complex processing of mineral resources are relevant due to the depletion of available raw materials. So, it is necessary to involve technological waste, generated during the processing of raw materials, to obtain valuable components. In the process flow of apatite concentrate treatment using the sulfuric acid method, a large amount of phosphogypsum is produced with an average content of light rare earth metals (REMs) reaching 0.032-0.45 %. When phosphogypsum is treated with sulfuric acid solutions, a part of REMs is transferred to the sulfate solution, from which it can be extracted by means of ion exchange method. The study focuses on sorption recovery of light REMs (praseodymium, neodymium and samarium) in the form of anionic sulfate complexes of the composition [ln(SO4)2]– on polystyrene anion exchanger AN-31. The experiments were performed under static conditions at a liquid-to-solid ratio of 1:1, pH value of 2, temperature of 298 K and initial REM concentration in the solutions ranging from 0.83 to 226.31 mmol/kg. Thermodynamic description of sorption isotherms was carried out by the method based on linearization of the mass action equation, modified for the ion exchange reaction. As a result of performed calculations, the authors obtained the constants of ion exchange equilibrium for Pr, Nd and Sm, as well as the values of the change in the Gibbs energy for the ion exchange of REM sulfate complexes on the AN-31 anion exchanger and the values of total capacity of the anion exchanger. Calculated separation factors indicated low selectivity of AN-31 anionite exchanger for light REMs; however, the anion exchanger is suitable for effective recovery of a sum of light REMs. Based on the average value of ion exchange equilibrium constant for light REMs, parameters of a sorption unit with a fluidized bed of anion exchanger were estimated.