СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ И РАЗДЕЛЕНИЯ ИОНОВ ЦЕРИЯ И ИТТРИЯ Российский патент 2009 года по МПК C22B59/00 B03D1/00 

Изобретение относится к способам получения редкоземельных металлов (РЗМ) или их оксидов из бедного или техногенного сырья с помощью метода ионной флотации.

Известен способ извлечения катионов церия и иттрия, такой как ионная флотация: Впервые процесс флотации ионов иттрия с использованием в качестве собирателя 2 - сульфогексадекановой кислоты исследовали в 1969 г. Флотационное извлечение в данном случае составляло 98%. Ионы церия с содержанием в стоках от 100 до 200 мг/л извлекали с помощью натриевой соли - додецилбензилдиэтилентриамина тетрауксусной кислоты. Извлечение составляло 99% (Adsorptive Bubble Separation techniques / Ed. by R. Lemlich, Academic Press, N.-Y., London, 1972, 344 p.).

В современном способе производства концентратов, содержащих РЗМ в виде оксидов, добываемая руда перерабатывается с использованием флотационной технологии с применением коммерческих поверхностно-активных веществ (ПАВ) (Наумов А.В. Редкие металлы. Цветная металлургия, №2, 2008, с.8-18).

Техническим результатом изобретения является повышение извлечения и разделения ионов церия и иттрия.

Технический результат достигается тем, что способ извлечения и разделения ионов церия и иттрия ионной флотацией в зависимости от рН среды, включающий флотацию и ПАВ, отличается тем, что в качестве собирателя используется додецилсульфат натрия в концентрации, соответствующей стехиометрической схеме: Me⁺³+3DS^-=Ме[DS]₃, где Me⁺³ - катион церия или иттрия, DS^- додецилсульфат-ион.

Особенностью предлагаемого метода флотации является применение додецилсульфата натрия как флотореагента. В литературе имеется ряд работ, касающихся процессов флотации ионов церия и иттрия, но ни в одной из них не использовали додецилсульфат натрия в качестве собирателя. В основном, это коммерческие ПАВ: катионные, анионные - в зависимости от рН растворов и алкилсульфаты, алкилсульфонаты, алкилбензолсульфаты и алкилбензолсульфонаты и т.п. Кроме того, достаточно хорошо известно применение додецилсульфата натрия в процессе ионной флотации как собирателя для извлечения таких металлов, как медь, кобальт, никель (Скрылев Л.Д., Борисов А.В. Об эффективности флотационного выделения ионов меди и никеля из сточных вод Норильского горно-металлургического комбината. // ЖПХ. 1978, Т.51, №2, с.434-436).

Выбор собирателя и его дозировка - один из центральных вопросов практики поверхностного разделения. Независимо от вида процесса поверхностного разделения собиратель должен обладать избирательностью и достаточно большой поверхностной активностью. К настоящему времени на основе большого экспериментального материала сформулированы только общие принципы выбора типа собирателя. Окончательно вопрос решается экспериментально.

Параметром извлечения РЗМ является коэффициент распределения К: величину К извлекаемого иона между водной и органической фазами рассчитывали по отношению концентрации [Me⁺³] (Се⁺³ или Y⁺³) в пене к концентрации [Me⁺³] в камерном остатке соответственно формуле K=[Me³⁺]_org/[Me⁺³]_aq

Коэффициент распределения редкоземельных металлов (РЗМ) между водной и органической фазами зависит от рН раствора. Для наиболее полного выделения РЗМ и установления возможности разделения церия (III) и иттрия (III), в качестве модельных использовались водные растворы нитратов церия (III) и иттрия (III) с концентрацией 0,001 моль/л; в качестве ПАВ - додецилсульфат натрия, концентрация которого соответствовала стехиометрии реакции

Me⁺³+3DS^-=Me[DS]₃

В растворе ионы РЗМ образуют с ПАВ прочные комплексы, которые вследствие гидрофобности алкильных радикалов переходят в пенную фазу.

Пример: Процесс ионной флотации осуществлялся в высокопроизводительном аппарате - лабораторной флотационной машине механического типа 137 В-ФЛ, с объемом камеры 1,0 дм³, требующей небольшой объем производственных площадей. 200 мл раствора, содержащего РЗМ и стехиометрическое количество додецилсульфата натрия, флотировали. Полученный раствор (пенный продукт) и раствор, оставшийся в кювете после проведения флотации (камерный остаток), анализировали на содержание редкоземельного элемента.

На фиг.1 и 2 приведены зависимости коэффициентов распределения ионов церия и иттрия от рН растворов. Из графиков видно, что ионы церия и иттрия извлекаются при различных рН. Ионы иттрия извлекаются при рН=5, ионы церия - при рН=6, поэтому, варьируя рН, можно добиться разделения указанных РЗМ. Извлечение РЗМ достигает 99,9%.

В Таблице представлены экспериментальные данные по флотации ионов церия и иттрия из растворов их солей с применением додецилсульфата натрия.

На фиг.3 представлена зависимость коэффициента разделения катионов церия и иттрия, который вычисляется по формуле

K_p=[K_Y+3]_org/[K_Ce+3]_aq

Отчетливо видно, что при рН=5 возможно селективное разделение исследуемых РЗМ и достигается максимальное извлечение катионов иттрия при данном рН.

Таблица Коэффициент распределения РЗМ (К) при различных значениях рН рН [Y⁺³] в пене, моль/л [Y⁺³] в камерном остатке, моль/л K [Се⁺³] в пене, моль/л [Се⁺³] в камерном остатке, моль/л к 1 0,00012 0,00088 0,136 0,00039 0,00061 0,639 1,5 0,00012 0,00088 0,136 0,00039 0,00061 0,639 2 0,00012 0,00088 0,136 0,00045 0,00055 0,818 2,5 0,00013 0,00087 0,154 0,00036 0,00064 0,562 3 0,00016 0,00084 0,190 0,0004 0,0006 0,666 3,5 0,00018 0,00082 0,219 0,0004 0,0006 0,666 4 0,0003 0,0007 0,428 0,00035 0,00065 0,538 4,5 0,0008 0,0002 4 0,00035 0,00065 0,538 5 0,001 0,00001 100 0,0007 0,0003 2,333 5,5 0,001 0,00001 100 0,00075 0,00025 3 6 0,001 0,00001 100 0,001 0,00001 100 6,5 0,001 0,00001 100 0,001 0,00001 100 7 0,001 0,00001 100 0,001 0,00001 100 7,5 0,001 0,00001 100 0,001 0,00001 100 8 0,001 0,00001 100 0,001 0,00001 100

Изобретение относится к получению чистых редкоземельных металлов (РЗМ) или их оксидов из бедного или техногенного сырья с помощью метода ионной флотации. Способ извлечения ионов церия и иттрия из раствора включает ионную флотацию с использованием в качестве собирателя поверхностно-активного вещества. В качестве собирателя используют додецилсульфат натрия в концентрации, соответствующей стехиометрической реакции: Me⁺³+3DS^-=Ме[DS^-]₃, где Ме⁺³ - катион церия или иттрия, DS^- - додецилсульфат-ион. При этом для селективного извлечения иттрия и разделения ионов иттрия и церия ионную флотацию осуществляют при рН=5. Техническим результатом является повышение извлечения и разделения ионов церия и иттрия. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.

1. Способ извлечения ионов церия и иттрия из раствора, включающий ионную флотацию с использованием в качестве собирателя поверхностно-активного вещества, отличающийся тем, что в качестве собирателя используют додецилсульфат натрия в концентрации, соответствующей стехиометрической реакции: Me⁺³+3DS^-=Me[DS^-]₃, где Me⁺³ - катион церия или иттрия, DS^- - додецилсульфат-ион.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для селективного извлечения иттрия и разделения ионов иттрия и церия ионную флотацию осуществляют при рН 5.