СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ РЕДКОЗЕМЕЛЬНОГО ЭЛЕМЕНТА И ИТТРИЯ Российский патент 1994 года по МПК C22B59/00 

Изобретение относится к гидрометаллургии и может быть использовано при разделении редкоземельного элемента (РЗЭ) и иттрия.

Известен способ разделения РЗЭ и иттрия путем фракционного осаждения двойных сульфатов в присутствии комплексообразующих веществ (Р. В. Котляров, Г. П. Кожемяко. Применение комплексообразующих веществ при разделении РЗЭ методом фракционного осаждения двойных сульфатов. Сб. Редкоземельные элементы. М. , 1959, с. 62-67). Однако данный способ длителен и трудоемок. Для получения препаратов высокой степени чистоты требуется большое число перекристаллизаций.

Наиболее близким к заявляемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ хроматографического разделения РЗЭ и иттрия с использованием комплексона трилона Б в качестве комплексообразователя (Редкоземельные металлы. Под редакцией В. К. Плющева, Л. Н. Комиссаровой. М., ИЛ, 1957, с. 91-99). Этот способ находит широкое промышленное применение для разделения РЗЭ и иттрия, однако не обладает достаточной эффективностью, требует использования дорогостоящего реагента - трилона Б, а также малопроизводителен.

Целью настоящего изобретения является повышение коэффициентов разделения РЗЭ и иттрия. удешевление и упрощение процесса.

Поставленная цель достигается тем, что процесс разделения РЗЭ и иттрия проводят растворами минеральных кислот или их смесью с солями с введением и десорбирующий раствор мицелиальных отходов производства линкомицина или канамицина в количестве 0,02-1,0 г на 1 мг сорбированных редкоземельного элемента и иттрия. Для сокращения продолжительности процесса его ведут в циклично чередующихся статических и динамических условиях с принудительным разделением фаз в конце каждого цикла в следующей последовательности: заполнение слоя сорбента раствором с объемом фракции, равным порозности слоя сорбента, контактирование сорбента с раствором в статических условиях, принудительное разделение фаз, заполнение слоя сорбента свежей фракцией раствора.

Способ состоит в следующем. Сорбент, насыщенный ионами РЗЭ и иттрия из растворов и пульп, контактируют в динамическом или при чередовании статических и динамических условий с десорбирующим раствором, в качестве которого используют растворы минеральных кислот (или смеси растворов солей и кислот) с добавкой мицелиальных отходов от производства антибиотиков в количестве 0,02-1,0 г на 1 мг РЗЭ и иттрия; извлечь металлы из полученных товарных регенератов можно, используя традиционные методы, например осаждение.

П р и м е р 1. 60 мл катионита КУ-2х8, насыщенного иттрием и церием до емкостей 0,98 и 0,72 мг/г соответственно, отмытого водой от соувлеченного сорбционного раствора, помещали в колонку диаметром 13 мм. Высота слоя сорбента составляла 450 мм. Через сорбент при скорости подачи раствора 1 объем на объем в час пропускали раствор, содержащий, г/дм³:95 нитрата аммония, 42 азотной кислоты, 10,3 отходов производства линкомицина (ЛМЦ). Параллельно проводили такой же процесс по способу-прототипу, когда в тех же условиях через слой сорбента сначала пропускали раствор трилона Б с концентрацией 1,26 г/дм³, а затем десорбирующий раствор, содержащий, г/дм³:95 нитрата аммония и 42 азотной кислоты. Данные приведены в табл. 1.

Полученные результаты (табл. 1) свидетельствуют о том, что наблюдается неожиданный эффект разделения церия и иттрия, по сравнению с прототипом коэффициент разделения по заявляемому способу увеличивается до 10 раз.

П р и м е р 2. 20 мл катионита КУ-2, насыщенного иттрием и церием до емкостей 2,6 и 2,88 мг/г соответственно, отмытого водой от соувлеченного сорбционного раствора, помещали в фильтр Шотта (длина слоя сорбента 17 мм), контактировали с фракцией раствора объемом 10 мл десорбирующего раствора, содержащего 11,0 г/дм³ азотной кислоты с добавкой 34 г/дм³ мицелиальных отходов производства линкомицина (ЛМЦ). Фазы контактировали в статических условиях в течение 5 мин, затем разделяли вакуумом в течение 0,7 мин (динамические условия) и анализировали на церий и иттрий. Сорбент вновь заливали свежей порцией десорбирующего раствора и все операции повторяли в той же последовательности.

Параллельно проводили процесс разделения иттрия и церия в идентичных условиях по способу-прототипу. Полученные результаты приведены в табл. 2.

Из данных табл. 2 видно, что коэффициент разделения пары церий/иттрий по предлагаемому способу значительно выше (более, чем в 2 раза) прототипа; при этом общее время проведения процесса сокращается более, чем в 10 раз.

П р и м е р 3. В условиях примера 2 проведен процесс раствором, содержащим, г/дм³:120 азотнокислого аммония, 48 азотной кислоты, 38 растворенных отходов производства линкомицина. В табл. 3 приведены полученные результаты в сравнении с данными аналогичного опыта в соответствии с прототипом.

П р и м е р 4. В условиях примера 2 проведен процесс раствором, содержащим, г/дм³: 120 азотнокислого аммония, 47 азотной кислоты, 37 мицелиальных отходов производства канамицина ( КМЦ). Полученные данные приведены в табл. 4 в сравнении с данными идентичного опыта по прототипу.

Сравнение данных табл. 3 и 4 свидетельствуют, что замена добавки в нитратноазотнокислые растворы мицелиальных отходов производства ЛМЦ на такие же отходы производства канамицина приводит к еще большему эффекту разделения пары церий/иттрий.

П р и м е р 5. В условиях примера 2 проведен процесс десорбции ионов иттрия и самария с катионита КУ-2, насыщенного по этим элементам до емкости 0,78 и 0,3 мг/г соответственно, раствором, содержащим, г/дм³:азотной кислоты - 40, нитрата аммония - 95, мицелиальных отходов производства линкомицина (ЛМЦ) - 32. Результаты (в сопоставлении с прототипом), приведенные в табл. 5, свидетельствуют, что за 51 мин нитратноазотнокислыми растворами проведено разделение элементов самарий/иттрий, коэффициент разделения достигает 8,65.

П р и м е р 6. В условиях примера 2 проведен процесс десорбции ионов иттрия и эрбия с катионита КУ-2, насыщенного до емкостей по каждому из этих элементов 0,43 мг/г, раствором, содержащим, г/дм³: азотной кислоты - 40, нитрата аммония - 95, ЛМЦ -32. Результаты, приведенные в табл. 6, показывают, что коэффициент разделения пары иттрий/эрбий увеличивается в 2,4-6,6 раз.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет существенно (до 10 раз) увеличить коэффициенты разделения РЗЭ и иттрия при сокращении общей продолжительности процесса (более, чем в 10 раз) и снижении затрат на реагенты, а также снизить единовременную загрузку сорбента, объем оборудования и производственные площади.

Использование: разделение редкоземельного элемента и иттрия сорбцией катионитами и последующей десорбцией их растворами минеральных кислот или их смесью с солями с использованием водного раствора органических соединений. Сущность: в десорбирующий раствор вводят мицелиальные отходы производства линкомицина или канамицина в количестве 0,02 - 1,0 г на 1 мг сорбированных редкоземельных элементов и иттрия, процесс осуществляют в циклично чередующихся статических и динамических условиях с принудительным разделением фаз в конце каждого цикла. 1 з.п.ф-лы, 6 табл.

1. СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ РЕДКОЗЕМЕЛЬНОГО ЭЛЕМЕНТА И ИТТРИЯ, включающий сорбцию катионитами и последующую десорбцию растворами минеральных кислот или их смесью с солями и использованием водного раствора органических соединений, отличающийся тем, что, с целью повышения коэффициентов разделения редкоземельного элемента и иттрия, удешевления и упрощения процесса, в качестве органических соединений используют раствор мицелиальных отходов производства линкомицина или канамицина при введении его в количестве 0,02 - 1,0 г на 1 мг сорбированных редкоземельного элемента и иттрия в десорбирующий раствор. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что, с целью сокращения продолжительности процесса, его ведут в циклично чередующихся статических и динамических условиях с принудительным разделением фаз в конце каждого цикла.