СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ИТТРИЯ И ЦЕРИЯ Российский патент 2008 года по МПК C22B59/00 C22B3/32 

Изобретение относится к металлургии, а именно к технологии переработки руд и концентратов, содержащих редкоземельные металлы. Изобретение может быть использовано в технологии получения редкоземельных металлов из эвдиалитовых и лопаритовых концентратов.

Известные способы разделения редкоземельных металлов (по патенту РФ №2145980) (в том числе иттрия и церия) жидкостной экстракцией предусматривают использование дорогостоящих реагентов: экстрагентов и высаливателей, и, тем не менее, не дают достаточно высоких коэффициентов разделения.

За прототип нами принят способ экстрагирования редкоземельных металлов, описанный в книге Михайличенко А.И. и др. Редкоземельные металлы, М.: Металлургия, 1987, c.68-71, в котором описано извлечение редкоземельных металлов карбоновыми кислотами и указывается о разделения иттрия (III) и церия (III).

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности разделения иттрия (III) и церия (III). Предлагается способ разделения иттрия и церия (3+) из кислых растворов, включающий экстракцию катионов этих металлов раствором карбоновой кислоты, отличающийся тем, что в качестве раствора карбоновой кислоты используют раствор нафтеновой кислоты в о-ксилоле, и экстракцию проводят с введением в исходный раствор хлорида калия до его концентрации 0,1-0,2 моль/л.

Предложенный способ дает более высокий коэффициент разделения иттрия и церия, что позволяет снизить материальные затраты, с одной стороны, и улучшить технологические показатели процесса, с другой стороны.

Способ поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена схема экстракции иттрия и церия, на фиг.2 - зависимость коэффициента разделения от концентрации хлорида калия (растворитель - о-ксилол), на фиг.3 - то же, что и на фиг.2, но с использованием додекана в качестве растворителя органической фазы.

Способ осуществляется следующим образом.

При рН 5±0,2 проводится жидкостная экстракция. В качестве экстрагента используется 0,5 н. раствор дистиллированной нафтеновой кислоты в о-ксилоле. Нафтеновая кислота получена перегонкой технического асидола-1. Средняя молярная масса исследованной фракции нафтеновой кислоты составила 226 г/моль, концентрация 4,4 моль/л. Элементарным анализом установлена средняя формула кислоты С₁₃Н₂₇СООН. Средняя константа диссоциации характеризовалась величиной pK_d=5.1.

Водная фаза содержит иттрий и церий в количествах от 10^-3 до 1 моль/л. В данный раствор перед экстракцией вводится добавка KCl до концентрации 0,1-0,3 моль/л.

Фазы перемешивались на магнитной мешалке в течение 2-2,5 часов. Разделение фаз выполнялось на делительной воронке; продолжительность расслаивания составляла 2-3 часа. Величину рН регулировали гидроксидом натрия или соляной кислотой. Суммарную концентрацию металлов (как церия и иттрия) в равновесной водной фазе и в исходном растворе определяли фотометрическим методом на фотоколориметре КФК-3 с индикатором арсеназо III в ацетатном буферном растворе с рН 3 при длине волны 660 нм. Концентрацию иттрия и церия в отдельности определяли с помощью рентгенофлюорисцентного спектрометра "Spectroscan U", а затем сверяли баланс. Содержание хлорид-иона определяли методом титрования раствором нитрата ртути.

Таблица 1.Зависимость коэффициента разделения от концентрации вводимого KCl (растворитель-додекан) при рН 4,98±0,06№С_KCl, МD_CeD_YK_Y/Ce1051,0581,81,60235120,003717,1336,52,13076530,0073210,4130,52,92987540,0142917,2337,52,17643650,0209323,2444,91,93201460,0333326,41511,93108770,0391335,66581,62647280,0538,5171,21,8488790,07323,8548,312,54545100,20932,2124,711,17647110,39131129,52,681818120,620,237,61,861386

Экспериментальное значение коэффициента распределения D вычислялось по обычной формуле: причем где С_org - равновесная концентрация иттрия в органической фазе, моль/кг; C_aq - концентрация РЗМ в равновесной водной фазе, моль/кг; С₀ - исходное содержание РЗМ в водной фазе, моль/кг; m_aq/m_org - соотношение масс водной и органической фаз, которое составляло в опытах 40:2,6 при плотности органической фазы 0,86±0,01 г/см³.

Коэффициент разделения металлов рассчитывался по формуле:

Таблица 2.Зависимость коэффициента разделения от концентрации вводимого KCl (растворитель-о-ксилол) при рН 4,98±0,06№С (KCl), МD (Ce)D (Y)K (Y/Ce)1060,992,81,5238120,003721,448,92,28504730,0073214,2382,67605640,0142917,440,12,30459850,020932753,11,96666760,039133174,52,40322670,0539,380,82,0559880,07327,165,79,25352190,2093439,99,975100,39139,845,24,612245110,624,759,12,392713

Добавка 0,1-0,3 моль/л хлорида калия в качестве высаливателя приводит к снижению коэффициента распределения у Y в меньшей степени, чем у Се. Что значительно увеличивает, как видно из приведенной таблицы, коэффициент их разделения. Добавка большего или меньшего количества KCl не приводит к увеличению коэффициента разделения.

Таким образом, в заявляемом способе достигается высокий коэффициент разделения, что способствует повышению производительности процесса за счет уменьшения числа экстракционных циклов.

Изобретение относится к металлургии, а именно к технологии переработки руд и концентратов, содержащих редкоземельные металлы. Изобретение может быть использовано в технологии получения редкоземельных металлов из эвдиалитовых и лопаритовых концентратов, например, при разделении редкоземельных металлов. Способ разделения иттрия и церия (3+) из кислых растворов включает экстракцию катионов этих металлов раствором нафтеновой кислоты в о-ксилоле. При этом экстракцию проводят с введением в исходный раствор хлорида калия до его концентрации 0,1-0,2 моль/л. Техническим результатом является повышение коэффициента разделения. 3 ил., 2 табл.

Способ разделения иттрия и церия (3+) из кислых растворов, включающий экстракцию катионов этих металлов раствором карбоновой кислоты, отличающийся тем, что в качестве раствора карбоновой кислоты используют раствор нафтеновой кислоты в о-ксилоле, и экстракцию проводят с введением в исходный раствор хлорида калия до его концентрации 0,1-0,2 моль/л.