1
Изобретение относится к способам экстракционного разделения редкоземельных элементов, которые могут быть применены в металлургии, радиохимии и других областях промышленности.
Известно использование для разделения редкоземельных элементов (РЗЭ) карбоновых кислот л ирного ряда. Экстрагенты используются в виде исходного вещества или его растворов в инертном или полярном разбавителе, например синтине,углеводородах и т. д. При экстракции используют аммонийное мыло или мыло щелочного или щелочно-земельного металла в расчете на переход в органическую фазу 0,1-0,3 моль РЗЭ. В качестве водных растворов используют растворы нитратов, хлоридов или других солей РЗЭ с концентрацией 0,1 - 2,5 моль/л. В некоторых случаях использовать растворы РЗЭ в присутствии высаливателя, например нитратов или хлоридов кальция, лития, магния и некоторых других катионов. Реэкстракцию РЗЭ осуществляют минеральными кислотами.
Однако мыла РЗЭ и карбоновых кислот жирного ряда плохо растворимы в органической фазе, экстрагент малоизбирателеп. Использование технической смеси карбоновых кислот жирного ряда непостоянного
2
состава не гарантирует стабильность процесса разделения.
Целью изобретения является повыщение производительности и упрощение процесса разделения РЗЭ на основе применения индивидуальных карбоновых кислот, которые не уступали бы по своим экстракционным свойствам карбоновым кислотам.
Для этого в качестве экстрагента нспользуют индивидуальные предельные и непредельные вторичные карбоновые кислоты, имеющие разветвлепный в а-положенин алкильный радикал, содержащий от 3 до 5 атомов углерода, с общим числом углеродных атомов 10-20, например, с общей формулой RI-СН-R2 или RI-С СН-R2 II
соонсоон
соответственно.
В качестве образцов этих кислот применяют а-изопропил-б - метилкалроновую и а-изопропил - р-изобутилакриловую кислоты. Данные экстрагенты обладают следующими преимуществами: большей избирательностью для редкоземельных элементов, особенно для цериевой подгруппы; гарантируется постоянство свойств экстрагентов во время нспользования их на многоступенчатых установках (экстрагенты являются индивидуальными веществами); кроме того, они имеют низкую стоимость.
Пример 1. В качестве экстрагента используют 50%-ный раствор а-изопропил-ризобутилакриловой кислоты в керосине, содержащий 0,326 моль/л РЗЭ. Водная фаза содержит различные количества нитратов или хлоридов РЗЭ.
В отдельных случаях в водную фазу вводят высаливатель.
Пример 2. В кач(стве экстр гента ис пользуют 50%-ный раствор (х-нзопропил-бметилкапроновой кнелоты, содержащий 0,43 моль/л РЗЭ. Водная фаза содержит различные количества нитратов или хлоридов РЗЭ. В отдельных случаях в водную фазу вводят высаливатель.
Редкоземельные элементы переводят в органическую фазу обменным путем череа аммонийное или натриевое мыло.
Таблица 1
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ АМЕРИЦИЯ ИЗ ЖИДКИХ РАДИОАКТИВНЫХ ОТХОДОВ И ОТДЕЛЕНИЯ ЕГО ОТ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ | 2015 |
|
RU2603405C1 |
| СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ЭРБИЯ, САМАРИЯ И ПРАЗЕОДИМА ОЛЕИНОВОЙ КИСЛОТОЙ ИЗ НИТРАТНО-ХЛОРИДНЫХ СРЕД | 2014 |
|
RU2587699C1 |
| СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ ИХ СМЕСИ | 1992 |
|
RU2049133C1 |
| Способ разделения концентратов редкоземельных металлов иттриевой группы из нитратных растворов | 1991 |
|
SU1786162A1 |
| СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ЭКСТРАКЦИЕЙ | 2015 |
|
RU2596245C1 |
| ПРИМЕНЕНИЕ СИНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СМЕСИ ЭКСТРАГЕНТОВ ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ИЗ ВОДНОЙ СРЕДЫ, СОДЕРЖАЩЕЙ ФОСФОРНУЮ КИСЛОТУ | 2019 |
|
RU2796309C2 |
| СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ ГАДОЛИНИЯ ЭКСТРАКЦИЕЙ ФОСФОРОРГАНИЧЕСКИМИ СОЕДИНЕНИЯМИ | 2012 |
|
RU2518619C2 |
| СПОСОБ ЭКСТРАКЦИОННОГО РАЗДЕЛЕНИЯ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ | 2018 |
|
RU2693714C1 |
| ЭКСТРАКЦИОННАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ТПЭ И РЗЭ ИЗ ВЫСОКОАКТИВНОГО РАФИНАТА ПЕРЕРАБОТКИ ОЯТ АЭС И СПОСОБ ЕЁ ПРИМЕНЕНИЯ (ВАРИАНТЫ) | 2016 |
|
RU2623943C1 |
| СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ИТТРИЯ И ЦЕРИЯ | 2006 |
|
RU2320738C1 |
Т а б л и ц а 2
Экстракцию проводят в статических условиях в делительных воронках, что соответствует одной ступени разделения.
Анализ РЗЭ проводят методом радиоактивных индикаторов и спектральным анализом.
Коэффициенты разделения РЗЭ по отношению к лантану при экстракции 50%-ной а-изопропил-б-метилкапроновой кислотой в
додекане, содержащей 0,43 моль/л РЗЭ, и 50%-ной а-изопропил-р-изобутилакриловой кислотой в керосине, содержащей 0,326 моль/л РЗЭ, из водной фазы различного состава на бинарных смесях и концентрате РЗЭ, приведены в табл. 1.
Коэффициенты разделения РЗЭ по отнощению к иттрию при экстракции 50%-ной а-изопропил-р-изобутилакриловой кислотой в керосине, содержащей 0,41 моль/л
суммы РЗЭ, из водной фазы нитратов и хлоридов суммы РЗЭ приведены в табл. 2. Коэффициенты разделения бинарных смесей РЗЭ при экстракции 50% а-изопропилб-метилкапроновой кислотой и третичной
а,а-кислотой Сю даны в табл. 3. Коэффициенты разделения РЗЭ для третичной а,а-метилэтилэнантовой кислоты Сю приведены для сравнения.
элементов на фоне макроколичества
Примечание. Микроколичества элементов на фоне макроколичества (2 моль/л):
1)макрокомпонент празеодим;
2)макрокомпонент неодим;
3)макрокомпонент самарий.
Экстракционная система, моль/л
Вторичные разветвленные карбоновые кислоты обладают следующими достоинствами.
Коэффициенты разделения пары лантанцерий при экстракции а,р-кислотами равен 3,5-4,0, а при экстракции а,б-кислотами 2,7-3,3, что значительно выще, чем для всех известных карбоновых кислот.
Коэффициент разделения празеодим-церий составляет 1,7-2,0 для а,р- и а,б-кислот, что позволяет отделить дидим от лантана, церия.
Коэффициент разделения неодим-празеодим для а,б-кислоты находится в пределах 1,7-2,0 как в нитратной, так и в хлоридной среде. Эта неожиданная особенность предельных а,й-кислот дает явные преимущества при разделении дидима.
Таблица 3
Коэффициенты разделения пар некоторых РЗЭ при экстракции 50%-ной ос-изоцропил-р-изобутилакриловой кислотой в додекане, содержащей 0,326 моль/л РЗЭ, из 5 водной фазы различного состава приведены в табл. 4.
Таблица 4
Коэффициенты разделения ключевой пары элементов самарий-неодим имеют значения 1,75-1,8 для а,|3-кислоты и 2,1-3,4 для а,б-кислоты, что вполне приемлемо для группового деления РЗЭ по границе Sm-Nd.
В умеренно концентрированных растворах РЗЭ самарий и европий экстрагируются а,р-кислотой лучше легких лантанидов и гадолиния, что можно использовать для выделения концентратов самария и европия.
Для всех нитратных систем иттрий при экстракции а,б-кислотой расположен в диапазоне гадолиния-тербия, что дает равные возможности для осуществления группового отделения легких лантанидов (лантан, церий празеодим, неодим) от иттрия и всех остальных РЗЭ. При экстракции ос,р-кислотой положение иттрия непостоянно: при концентрации нитратов РЗЭ 0,3-0,5 моль/л иттрий находится в диапазоне церия-празеодима. С повышением концентрации нитратов РЗЭ в водной фазе его положение сдвигается в диапазон гадолиния-тербия. Используя а,р-кислоту, последовательно в двух циклах при различной концентрации РЗЭ в водной фазе можно осуществить выделение иттрия. В хлоридной среде положение иттрия для а,б-кислоты смещается к неодиму, что дает возможность отделять иттрий от всех РЗЭ от европия до лютеция. При экстракции а,р-кислотами положение иттрия в диапазоне церия-празеодима, что также можно использовать для осуществления процесса его выделения. Например, в нитратной среде иттрий отделяется а,р-кислотой от легких лантанидов, а в хлоридной - от средних и тяжелых. Введение высаливателя в эти экстракционные системы несущественно увеличивает коэффициенты разделения цериевых земель, но расширяет диапазон экстракции всех РЗЭ. Так при отсутствии высаливателя коэффициент разделения при экстракции а,р-кислотой (2 моль/л нитратов РЗЭ в водной фазе) равен 294, а в присутствии высаливателя (6 н. ZiNOs) - 630. Формула изобретения 1.Экстракционный способ разделения редкоземельных элементов карбоновыми кислотами или их мылами с последующей реэкстракцией минеральными кислотами, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и упрощения процесса разделения, в качестве экстрагента используют вторичные карбоновые кислоты, имеющие разветвленный в «-положении алкильный радикал с 3-5 атомами углерода, с общим числом углеродных атомов 10-20. 2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью разделения элементов цериевой подгруппы, получения концентратов самария и европия, выделения иттрия используют непредельные сс.р-разветвленные карбоновые кислоты. 3.Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью группового разделения редкоземельных элементов, разделения празеодима и неодима, используют предельные а,р-разветвленные карбоновые кислоты.
