Экстрагент для разделения иттрия и тяжелых редкоземельных металлов (Е @ - L @ ) из нитратных растворов Советский патент 1993 года по МПК C22B59/00 C01F17/00 

Изобретение относится к технологии разделения редкоземельных металлов (РЗМ) с помощью органических экстраген- тов и может быть использовано для разделения иттрия и тяжелых лантаноидов (Er-Lu).

Известна возможность использования смешанного экстрагента на основе карбо- новых кислот (Versatic 9-11) с добавками соли четвертичного аммониевого основания (Р4М)для отделения иттрия от тяжелых РЗМ. Эта экстракционная смесь позволяет отделить иттрий от тяжелых лантаноидов. Процесс осуществляется в азотнокислых растворах, содержащих 30-320 г/л РЗМ, высаливатель 1-4 м/л, при рН 2-6. Содержание Versatic 9-11 в экстрагенте - 4%, R/jN - 15%, остальное - разбавитель (пример 3, 4). Недостаток этого экстрагентз заключается в малой его эффективности из-за низкого значения фактора разделения иттрия с иттербием и эрбием, равном 1,7 и 1,86, соответственно, при проведении процесса при рН 4,8. К недостаткам этого экстрагента необходимо отнести также невысокую производительность его из-за небольшого содержания 2

РЗМ а орг. фазе, которое изменяется от 16,1 г/л до 23,25 г/л при изменении рН водного раствора от 1,8 до 5,46.

Наиболее близким по технической сущности является экстрагент на основе «-разветвленных карбоновых кислот с общим числом углеродных атомов 10-20. В качестве экстрагента использованы 50% растворы разветвленных органических кислот или редкоземельных мыл этих кислот в керосине. Водная фаза содержит различные количество нитратов 2 РЗМ. Недостаток этого экстрагента заключается в малой его эффективности из-за низких значений факторов разделения между иттрием и эрбием, равных 1,0-1,61 -2,05 для растворов) РЗМ, концентрацией 400-300-354 г/л. В этих условиях фактор разделения иттрий-тулий имеет значения 1.68 - 1.9-2,7. Факторы разделения остальных тяжелых РЗМ (Yb-Lu) и иттрия изменяются от 2,14 до 2,8.

Невысокие значения факторов разделения иттрия с эрбием и тулием не позволяют эффективно провести отделение в первук: очередь этих тяжелых элементов от иттрия.

ел

vj 00 00

о ел

00

Целью изобретения является повышение эффективности экстрагента за счет уве- личения фактора разделения иттрия с тяжелыми РЗМ (Er-Lu).

Поставленная цель достигается тем, что экстрагент на основе «-разветвленной кар- боновой кислоты дополнительно содержит ТБФ.

Отличие используемого экстрагента состоит в том, что содержание компонентов в экстрагенте варьируется в пределах: «-разветвленная карбрновая кислота 1,4-1,70 моль/л, ТБФ - 0,37-0,55 моль/л, разбавитель до литра.

Приготовленную экстракционную смесь контактируют с раствором нитратов РЗМ концентрацией 200-270 г/л по окиси при рН 4,2-4,5.

Сущность предложенного экстрагента состоит в том, что его использование повы- шает факторы разделения иттрия с эрбием от 1-2,05 до 2,5-2,6, иттрия с тулием от 1,68-2,7 до 4,0-4,5, иттрия с иттербием от 2,14-2,76 до 5,6-8,0, иттрия с лютенцием от 2,24-2,8 до 8,36-9,46.

Заявленное техническое решение и совокупность отличительных признаков соответствует критерию Новизна, т.к. заявленный состав экстрагента не известен и не описан в источниках информации, ха- рактеризующих уровень техники.

Заявленный экстрагент соответствует критерию Положительный эффект, т.к. обеспечивает возможность эффективного отделения иттрия от тяжелых РЗМ (Er-Lu).

Заявленный экстрагент соответствует критерию Существенное отличие, т.к. обеспечивает получение нового свойства в системе, а именно предлагаемый экстрагент повышает факторы разделения иттрия с тяжелыми РЗМ (Er-Lu).

Обоснование количества компонентов в экстрагенте. При содержании ТБФ в экстрагенте выше 0,55 моль/л и «-разветвленных карбоновых кислот ниже, 1,4 - моль/л фак- торы разделения иттрия и тяжелых лантано- идов уменьшаются, причем фактор разделения Er-Y снижается до значения 1,75-1,52, что делает такой экстрагент практически не эффективным,

При содержании ТБФ в экстрагенте меньше 0,37 моль/л и «-разветвленной карбоновой кислоты выше 1,7 моль/л, факторы разделения иттрия и тяжелых РЗМ также уменьшаются, причем факторы разделения иттрия с эрбием уменьшаются до значения 1,78-1,68, при котором экстрагент становится не эффективным для разделения иттрия и тяжелых РЗМ,

П р и м е р 1. Азотнокислый раствор иттрия и тяжелых РЗМ контактировали с экстрагентом на основе высших изомерных карбоновых кислот (ВИК) с добавками ТБФ. Концентрация 2 РЗМ в растворе 200-270 г/л по окиси, рН раствора в равновесном состоянии 4,2-4,5. Экстрагентом служила смесь, содержащая «-разветвл. карбоновую кислоту в количестве 1,4 моль/л и ТБФ - 0,55 моль/л, разбавленная полиалкилбензолом. При этом получены следующие факторы разделения иттрия и тяжелых РЗМ: Y-Er - 2,6; Y-Tm - 4,5; Y-Yb - 5,6; Y-Lu - 9,56.

В примерах 2, 3, 4, 5, 6, 7 условия использования экстрагента аналогичны, но при этом варьировался состав экстрагента в указанных и граничных пределах.

Полученные значения факторов разделения иттрия и тяжелых РЗМ (Er-Lu) приведены в таблице.

Описанный состав экстрагента позволяет повысить его эффективность при отделении иттрия от тяжелых лантаноидов (Er-Lu) за счет увеличения факторов разделения по сравнению с прототипом Er-Y с 1,0-2,05 до 2,5-2,6; Tm-Y от 1,68-2,7 до 4,0-4,5; Yb-Y от 2,14-2,76 до 5,6-8,0; Lu-Y от 2,24-2,8 до 8,36-9,46.

Формула изобретения Экстрагент для разделения иттрия и тяжелых редкоземельных металлов(Er-Lu) из нитратных растворов, содержащий «-разветвленную карбоновую кислоту и органический разбавитель, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности за счет увеличения факторов разделения иттрия и тяжелых лантаноидов (Er-Lu), он дополнительно содержит трибутилфофсфат при следующем соотношении компонентов, м/л:

«-разветвленная кар- боновая кислота1,40-1,70 Трибутилфосфат - 0,55-0,37 Органический разбавитель До 1 л

Использование: разделение иттрия и тяжелых редкоземельных металлов (Er-Lu) из нитратных растворов. Сущность: экстрагент содержит «-разветвленную карбоновую кислоту 1,40-1,70 м/л, трибутилфосфат 0,55-0,37 м/л, и разбавитель до литра, повышает факторы разделения иттрия и тяжелых лантаноидов (Er-Lu). 1 табл.