СПОСОБ ЭКСТРАКЦИИ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ИТТРИЯ (III), ЦЕРИЯ (III) И ЭРБИЯ (III) ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ Российский патент 2012 года по МПК C22B59/00 C22B3/26 

Описание патента на изобретение RU2441087C1

Изобретение относится к металлургии, а именно к технологии переработки руд и концентратов, содержащих редкоземельные элементы. Изобретение может быть использовано в технологии получения редкоземельных элементов в виде соединений и простых веществ из эвдиалитовых и лопаритовых концентратов.

Известен «Способ разделения редкоземельных металлов» (патент RU №2009228, д.пр. 15.03.1994), включающий экстракцию металлов растворами азотсодержащих анионитов, содержащих по крайней мере два органических радикала в инертном разбавителе, отличающийся тем, что экстракцию металлов ведут растворами аминов и/или четвертичных аммониевых оснований, два органических радикала в каждом из которых представляют 2,4-диэтилоктилы.

Недостатком является использование концентрированных растворов аминов и солей четвертичных аммониевых оснований, являющихся токсичными соединениями и требующих применения высаливателей.

Известен «Способ извлечения неодима из концентрата редкоземельных металлов цериевой подгруппы» (патент RU №2030463, д.п. 10.03.1995), включающий экстракцию трибутилфосфатом из нитратных растворов после электрохимического окисления церия, содержащих 300-400 г/л суммы оксидов редкоземельных металлов, с получением рафината и последующую реэкстракцию неодима из органической фазы, отличающийся тем, что, с целью повышения извлечения неодима путем получения в реэкстракте концентрата неодима с содержанием 3-10% празеодима и рафината в виде концентрата редкоземельных металлов, пригодного для получения полирующих материалов, в исходный раствор перед экстракцией вводят раствор концентрата редкоземельных металлов с содержанием 50-60% оксида церия в соотношении 1:(6-10) и экстракцию проводят при массовом соотношении суммы редкоземельных металлов в исходном растворе и экстрагента 1:(0,6-0,8).

Известен «Способ извлечения редкоземельных элементов из кислых растворов» (патент RU №2172719, д.п. 27.08.2001), включающий введение в исходный раствор фосфорорганического реагента-собирателя в виде диалкилфосфорной кислоты при продувке раствора газом с получением и отделением от раствора пенного редкоземельного продукта, отличающийся тем, что выделенный пенный продукт обрабатывают азотной или соляной кислотой с концентрацией не менее 4N при 70-100°С с переводом редкоземельных элементов в раствор, который отделяют от регенерированного реагента-собирателя.

Недостатками способа являются использование концентрированных кислот для регенерации экстрагента, использование концентрированного экстрагента, необходимость проводить процесс при повышенной температуре.

Недостатками являются: использование дорогостоящего трибутилфосфата, высокое соотношение объемов органической и водной фаз, необходимость предварительного окисления церия до четырехвалентного состояния для его удовлетворительного отделения от других лантаноидов.

Известен способ извлечения редкоземельных металлов из их смеси (патент RU №2049133, д.п. 27.11.1995), включающий противоточную экстракцию органическим растворителем из водного раствора редкоземельных металлов и реэкстракцию обработкой органической фазы водным раствором минеральной кислоты, экстракцию осуществляют с выводом части экстракта, с его последующей противоточной реэкстракцией в три стадии: при соотношении О:В=(1-3) на первой стадии, О:В=(3-5) и выводом части органического растворителя с направлением его в основной цикл на второй стадии и соотношении О:В=(5-10) на третьей стадии.

Недостатком способа является высокий расход экстрагента.

Известен способ экстракции редкоземельных элементов из водных растворов (патент RU №2112067, д.п. 27.05.1998), принятый за прототип и заключающийся в том, что в качестве экстрагента используют техническую смазку, в своем составе содержащую, мас.%: олеиновую кислоту 10-12, триэталонамин 4,5-6,0, машинное масло (инертный разбавитель) - остальное, а экстракцию осуществляют в интервале 0<рН<10 непрерывным регулированием оптимальной величины рН в течение не более двух часов.

Недостатками являются введение в состав экстрагента токсичного триэтаноламина и значительная продолжительность процесса (до двух часов).

Техническим результатом является повышение эффективности экстракционного извлечения и разделения редкоземельных элементов, снижение продолжительности процесса и снижение техногенной нагрузки на окружающую среду.

Способ экстракции редкоземельных элементов иттрия (III), церия (III) и эрбия (III) из водных растворов, включающий контакт экстрагента, содержащего олеиновую кислоту и инертный разбавитель, и водного раствора, перемешивание смеси, отстаивание и разделение фаз, отличающийся тем, что в качестве инертного разбавителя используют керосин, а экстракцию ведут при продолжительности 10-15 мин, рН 4,5-5,5 и соотношении объемов экстрагента и водного раствора 1:10 в две стадии, причем в первой стадии при содержании олеиновой кислоты в экстрагенте 5-7 об.% с разделением церия (III) и смеси иттрия (III) и эрбия (III), а во второй стадии при содержании олеиновой кислоты в экстрагенте 15-17 об.% с разделением иттрия (III) и эрбия (III).

Использование в качестве инертного растворителя керосина обеспечивает уменьшение вязкости экстрагента, что приводит к снижению продолжительности процесса. Отсутствие в составе экстрагента триэтаноламина снижает его токсичность.

Проведение экстракции при рН 4,5-5,5 и соотношении объемов экстрагента и водного раствора 1:10 оптимально для получения высоких коэффициентов извлечения и разделения церия (III), иттрия (III) и эрбия (III) при их экстракции из водных растворов (получено экспериментально).

Разделение и извлечение церия (III) и смеси иттрия (III) и эрбия (III) на первой стадии экстракции максимально при содержании олеиновой кислоты в экстрагенте 5-7 об.% (получено экспериментально).

Разделение иттрия (III) и эрбия (III) на второй стадии экстракции максимально при содержании олеиновой кислоты в экстрагенте 15-17 об.% (получено экспериментально).

Способ поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена схема экспериментальной установки для извлечения и разделения иттрия (III), церия (III) и эрбия (III), на фиг.2 представлена схема экстракционного извлечения и разделения иттрия (III), церия (III) и эрбия (III), на фиг.3 представлены экспериментальные зависимости коэффициентов распределения иттрия (III), церия (III) и эрбия (III) от рН водного раствора, на фиг.4 представлены экспериментальные зависимости коэффициентов распределения иттрия (III), церия (III) и эрбия (III) от содержания олеиновой кислоты в экстрагенте.

Способ осуществляют следующим образом. Экстракцию проводили с использованием термостатированной автоматизированной установки, схема которой изображена на фиг.1. В термостатированный реактор с мешалкой помещали заданные количества экстрагента и водного раствора в соотношении объемов 1:10 соответственно. В качестве экстрагента использовался раствор технической олеиновой кислоты марки Б-115 (ТУ 9145-172-4731297-94) в керосине. Необходимая для достижения равновесия продолжительность контакта экстрагента и водного раствора была установлена экспериментально и составляла 10 мин. Продолжительность разделения не превышала 15 мин. Контроль за величиной рН выполняли при помощи рН-метра рН-150 М с комбинированным электродом марки ЭСК-10601/4. Контроль за содержанием редкоземельного элемента в водном растворе осуществлялся при помощи рентгено-спектрального флуоресцентного анализатора Спектроскан U.

На основании зависимостей коэффициентов распределения церия (III), иттрия (III) и эрбия (III) от содержания олеиновой кислоты в экстрагенте в диапазоне значений от 3 до 15 об.% при постоянном значении рН 5, представленных на фиг.4, и зависимостей коэффициентов распределения церия (III), иттрия (III) и эрбия (III) от рН водного раствора в диапазоне значений от 3 до 5 при постоянном содержании олеиновой кислоты в экстрагенте 15 об.%, представленных на фиг.3, получена следующая последовательность экстракции: церий (III) - эрбий (III) - иттрий (III).

Изменяя содержание олеиновой кислоты в экстрагенте, осуществляли двухстадийное извлечение и разделение церия (III), эрбия (III) и иттрия (Ш)согласно схеме, изображенной на фиг.2.

Водный раствор, содержащий иттрий (III), церий (III) и эрбий (III), нейтрализовали до рН 5. Первую стадию экстракции проводили при содержании олеиновой кислоты в экстрагенте 5-7 об.%. При этом в экстрагент извлекался церий (III) с коэффициентами разделения βCe/Y=6, βCe/Er=6. Далее водный раствор, содержащий иттрий (III) и эрбий (III), направляли на вторую стадию экстракции, на которой при содержании олеиновой кислоты в экстрагенте 15-17 об.% в экстрагент извлекали эрбий (III) с коэффициентом разделения βEr/Y=4.

Похожие патенты RU2441087C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ 2012
  • Чиркст Дмитрий Эдуардович
  • Литвинова Татьяна Евгеньевна
  • Луцкий Денис Сергеевич
  • Луцкая Вероника Александровна
  • Жуков Станислав Викторович
RU2484163C1
СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ЭРБИЯ, САМАРИЯ И ПРАЗЕОДИМА ОЛЕИНОВОЙ КИСЛОТОЙ ИЗ НИТРАТНО-ХЛОРИДНЫХ СРЕД 2014
  • Черемисина Ольга Владимировна
  • Луцкий Денис Сергеевич
  • Литвинова Татьяна Евгеньевна
  • Хрускин Станислав Владимирович
RU2587699C1
СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ РЗМ ТЯЖЕЛОЙ ГРУППЫ (ИТТРИЯ, ИТТЕРБИЯ, ЭРБИЯ И ДИСПРОЗИЯ) В ПРОЦЕССЕ ИХ ЭКСТРАКЦИИ ИЗ ФОСФОРНОКИСЛЫХ РАСТВОРОВ 2019
  • Сергеев Василий Валерьевич
  • Федоров Александр Томасович
RU2747574C2
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ (РЗМ) ПРИ ПЕРЕРАБОТКЕ АПАТИТОВОГО КОНЦЕНТРАТА 2021
  • Черемисина Ольга Владимировна
  • Сергеев Василий Валерьевич
  • Пономарева Мария Александровна
  • Лукьянцева Елена Сергеевна
RU2752770C1
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ГОЛЬМИЯ (III) ИЗ РАСТВОРОВ СОЛЕЙ 2014
  • Лобачева Ольга Леонидовна
  • Берлинский Игорь Вячеславович
  • Черемисина Ольга Владимировна
  • Хрускин Станислав Владимирович
RU2584626C1
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЭРБИЯ (III) ЭКСТРАКЦИЕЙ 2016
  • Лобачева Ольга Леонидовна
  • Джевага Наталья Владимировна
RU2624269C1
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ИТТРИЯ ИЗ ВОДНЫХ СОЛЯНОКИСЛЫХ РАСТВОРОВ 2015
  • Пягай Игорь Николаевич
  • Скачков Владимир Михайлович
  • Пасечник Лилия Александровна
  • Яценко Сергей Павлович
  • Сабирзянов Наиль Аделевич
RU2602313C1
СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ГОЛЬМИЯ (III) И ЦЕРИЯ (III) АНИОННЫМ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫМ ВЕЩЕСТВОМ (ПАВ) ИЗ ВОДНОГО РАСТВОРА ИХ НИТРАТОВ 2020
  • Лобачева Ольга Леонидовна
  • Джевага Наталья Владимировна
RU2735017C1
СПОСОБЫ ИЗВЛЕЧЕНИЯ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ИЗ АЛЮМИНИЙСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ 2012
  • Будро, Ришар
  • Примо, Дени
  • Фурнье, Жоэль
  • Симоно, Раймон
  • Гарсия, Мария Кристина
  • Криванек, Хайнц
  • Диттрих, Карстен
RU2588960C2
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ КАТИОНОВ САМАРИЯ (III) ИЗ ВОДНЫХ ФАЗ 2013
  • Лобачева Ольга Леонидовна
  • Джевага Наталья Владимировна
  • Чиркст Дмитрий Эдуардович
RU2548836C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 441 087 C1

Реферат патента 2012 года СПОСОБ ЭКСТРАКЦИИ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ИТТРИЯ (III), ЦЕРИЯ (III) И ЭРБИЯ (III) ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ

Изобретение относится к металлургии, а именно к технологии переработки руд и концентратов, содержащих редкоземельные элементы. В частности, к способу экстракции редкоземельных элементов иттрия (III), церия (III) и эрбия (III) из водных растворов. Способ включает контакт экстрагента, содержащего олеиновую кислоту и инертный разбавитель, и водного раствора, перемешивание смеси, отстаивание и разделение фаз. В качестве инертного разбавителя используют керосин. Экстракцию ведут при продолжительности 10-15 мин при рН 4,5-5,5 и соотношении объемов экстрагента и водного раствора 1:10 в две стадии. В первой стадии ее ведут при содержании олеиновой кислоты в экстрагенте 5-7 об.% с разделением церия (III) и смеси иттрия (III) и эрбия (III). Во второй стадии - при содержании олеиновой кислоты в экстрагенте 15-17 об.%. с разделением иттрия (III) и эрбия (III). Техническим результатом является повышение эффективности экстракционного извлечения и разделения редкоземельных элементов, снижение продолжительности процесса и снижение техногенной нагрузки на окружающую среду. 4 ил.

Формула изобретения RU 2 441 087 C1

Способ экстракции редкоземельных элементов иттрия (III), церия (III) и эрбия (III) из водных растворов, включающий контакт экстрагента, содержащего олеиновую кислоту и инертный разбавитель, и водного раствора, перемешивание смеси, отстаивание и разделение фаз, отличающийся тем, что в качестве инертного разбавителя используют керосин, а экстракцию ведут при продолжительности 10-15 мин при рН 4,5-5,5 и соотношении объемов экстрагента и водного раствора 1:10 в две стадии, причем в первой стадии при содержании олеиновой кислоты в экстрагенте 5-7 об.% с разделением церия (III) и смеси иттрия (III) и эрбия (III), а во второй стадии - при содержании олеиновой кислоты в экстрагенте 15-17 об.% с разделением иттрия (III) и эрбия (III).

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2012 года RU2441087C1

СПОСОБ ЭКСТРАКЦИИ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ 1997
  • Воропанова Л.А.
  • Величко Л.Н.
RU2112067C1
СПОСОБ ЭКСТРАКЦИОННОГО РАЗДЕЛЕНИЯ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ 2006
  • Федулова Таисия Тимофеевна
  • Селивановский Андрей Константинович
  • Косынкин Валерий Дмитриевич
  • Шаталов Валентин Васильевич
  • Анисимова Марина Юрьевна
  • Богатырев Владимир Александрович
  • Кардаполов Александр Викторович
  • Плотников Леонид Александрович
  • Смирнов Алексей Георгиевич
  • Филиппов Владимир Борисович
  • Черемных Геннадий Сергеевич
  • Штуца Михаил Георгиевич
RU2319666C2
RU 93051055 A, 27.09.1996
Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1
Гидроцилиндр 1983
  • Тихомиров Александр Андреевич
SU1071828A1
US 5015447 A, 14.05.1991
US 5639433 A, 17.06.1997.

RU 2 441 087 C1

Авторы

Чиркст Дмитрий Эдуардович

Литвинова Татьяна Евгеньевна

Луцкий Денис Сергеевич

Луцкая Вероника Александровна

Жуков Станислав Викторович

Черемисина Ольга Владимировна

Даты

2012-01-27Публикация

2010-12-30Подача