Способ разделения редкоземельных элементов иттриевой подгруппы Советский патент 1961 года по МПК C22B3/26 

Известны способы разделения редкоземельных элементов посредством экстракции их в органическую фазу в виде комплексных соединений.

Основной недостаток этих способов заключается в том, что растворимость комплексных соединений редкоземельных элементов в органической фазе низка. Кроме того известные способы предусматривают разделение не больше трех элементов.

В предлагаемом способе разделения редкоземельных элементов иттриевой подгруппы в отличие от известных применяют такие комплексообразователи, которые как в свободном состоянии, так и в соединении с редкоземельными элементами хорошо растворимы в водкой фазе и нерастворимы в органической фазе и дают максимальное различие в константах комплекссобразования. В качестве таких комплексообразователей могут быть использованы этиленднаминтетрауксусная, нитрилотриуксусная кислоты и другие соединения.

В качестве органических растворителей применяют такие, в которых все редкоземельные элементы, не связанные комплексообразователем, .полностью переходят в органическую фазу. В тех случаях, когда экстракции недостаточно, для повышения коэффициентов распределения применяют высаливание. При использовании в качестве растворителей трибутилфосфата. алкилфссфи-нокисей и алкилфосфонатоз в водную фазу добавляют нитрит лития в соответствующей концентрации, при этом редкоземельные элементы вводят в систему в виде нитратов. Вследствие того, что органические растворители обладают свойствами комплексообразователей, выбирают такие растворители или условия, чтобы экстракция проводилась в области инверсии коэффициентов распределения, т. е. коэффициенты распределения более тяжелых элемен№ 135646- 2 тоз имели значения меньшие, чем коэффициенты более легких элемеитоз. В противном слз-чае действия органического растворителя и комплексообразозате.ггя, паходягцсгося R кодном раетворе, будзт н-е согласованы.

Степень связывания редкоземельных элементов в комплексные соединения зависит от рН раствора. В случае, если в процессе экстрахции поддерживать определен 1ое значезгке рН, что достигается с поMOHibiO добавки лантана, то за одну операцию можно разделить 23 элел5еита. При значениях рН 3-4 все редкоземельные элементы полностью связываются с комплексообразозателем в стехиометричеоких соотношениях.

Для осуществления кои-курентного обмена в водной фазе в соответствии с константами комплексообразования и концентрациями необходим 1збыток редких земель в системе.

Для осуществления четкого разделения всех редкоземе.льных ;-j;ieмеитов иттриевой группы, что не может быть доетигпуто только за счет копкурегггного обмена при комплекеообразовании, нрименяют метод фронтального анализа Спеддинга. В соответствии с этим методом редкоземельные элементы из комплексного соединения вытесняются такими ионами, которые дают более нрочные комплексные соединения с ксмллеКСООбразователем (Zn, Г-е, Си и др.). Процесс осуществляют на многоступенчатых полупротивоточных установках типа «смеситель отстойник.

Пример 1. Разделение проводят на полупротивоточпой установке с неподвижной водной фазой. Редкоземельные элементы в «оличестве 85-100 г окпси/л в виде питратов растворяют в 100%-иом трибутилфосфате. Водная фаза содержит 700-800 г/л питрата аммопия и полутора-двухкратпый избыток трилопа Б (.по отнощению к тяжелым элементам иттриевой подгруппы-Ег, Тп, Yb, Lu) и имеет рН-1,9-2.

После заполнения ячеек водной фазой через систему лролускают органическую -фазу до тех пор, пока крайний элемент обагаП,аемои подгруппы пе появится в последней ячейке.

В ходе процесса итт)ий и более легк1 е элементы уходят с голозными фракциями растворителя, а тяжелые элементы накапливаются в системе, при этом содержание тяжелых элементов (Ег, Ти, Yb, Lii) н водной фазе за одну операцию увеличивается в 30-40 раз. Отделение редкоземельных элементов от кОМплексообразователя и высаливате.тя осуществляют полиостью однократной экстракцией при ,0-1,2. Остающийся водный раствор снова используют в работе (при соответствующей Корректировке рП), а редкоземельные -элементы реэкстрагируют из трибутилфосфата водой.

Пример 2. Заполняют часть системы водным раствором с содержанием 8 г экв/л питрата лития, 20 г/л суммы редкоземельных элемептов и этплендиамиптетрауксуспой кислоты в отношении редкоземельных элелгептов, как 1,2: I; рН раствора 3-4 (в остальные ячейки вводят раствор свободного комп.лекеообразователя). Затем чере.з систему пропускают 100%-пый трибути,тфосфаг и одповре.меино в .юдят в водный раствор вытееиитель (растр эр азотнокислой меди).

Редкоземельные элементы, BbiTecneinibie из комплекеообразователя, переходят в проходящий через систему органический растворитель, проходят, обмениваясь, через ячейки, а затем снова полностью.переходят в 15одную фазу в первой ячейке, содержаплей свободный комплекеообразователь. В первую очередь в ор-аиическую уходят элеме тт1л