Способ хроматографического выделения скандия Советский патент 1981 года по МПК G01F17/00 C22B3/00 B01D15/08 G01N31/08 

(54) СПОСОБ ХРОМАТОГРАФЙЧЕСКОГО ВЬЩЕЛЕНИЯ дКАНДИЯ

, Изобретение относится к области выделения скёндия из хлорнокислых растворов методом экстракционной хроматографии при проведении химического анализа природных объектов сложного состава, содержащих цирконий, железо, алюминий, редкоземельные элементы (РЗЭ ,титан, хром, кремний, щелочные и щелочноземельны элементы. Изобретение может быть использовано на металлургических и машиностроительных предприятиях при осуществлении химического контроля ред ких элементов, а также продуктов обогащения и переработка руд. Известен способ выделения малых .количеств скандия из сложных природ тапс объектов, содержащих Fe, А1, Zr РЗЭ, Tf, Cr 2. Способ включает последовательное отделение сопутствующих элементов методами осаждения, экстракции,расп делительной хромотогра и. Сначала скандий вместе с другими металлами отделяют от щелочных, щелочноземельных элементов и магния осаждеиием аммиаком. Затем действием щелочи отделяют скандий от атмосферных гидроокисей, например алюминия и хрома, Осадок неамфотершлх гидроокисей вместе fcp скандием растворяют-в соляной кислоте, вводят купферон и экстрагирукп; хлороформом Fe, Ti, Zr и некоторые другие элементы. Скандий затем концентрируют соосаждением с тартратом иттрия-аммония. При этом достигается отделение от небольшого числа элементов, оставшихся от предьщущих операций. Отделение скандия от -у носителя проводят распределительной хромотографией или экстракцией теноилтрифторацентоном. В конечном растворе количественно определяют скандий фотометрическим методом с ксиленоновым оранжевым ГП . Недостатком способа является применение трудоемких и длительных oneраций, a также необходимость строго поддерживаемого условия разделения. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигнут му результату является способ выделения скандия из,природных объектов содержащих Zr, РЗЭ, Fe, А1, Ti, Cr, Си и др., с использованием ионообменной хроматографии, Дпя последовательного отделения скандия от сопутствунлцих элементов применяются три ионообменные колонки. Сначала скандий вместе с дpyги м металлами осуждают аммиаком, отделяя от щелоч ных и щелочноземельных элементов. Гидроокиси растворяют в ЗМ НС 1 и раствор пропускают через колонку с катионитом Дауэкс 50 W х 8 в Н форм со скоростью 0,7 МП/мин. При этом А1 ,. РЗЭ, Zr. и Sc сорбируются, а Сг, Си, Fe и Т1 проходят с элюатом. Скан дий элнмруют смесью 0,ЗМ сульфата аммония и 0,025М серной кислоты В . элюат, содержащий So,частично переходят Fe°H А1, дляочистки от которых используют колонку с анионитом Даузкс 1x8 в сульфатной форме. Примеси Fe и А1 удаляют промывкой сорбента определенным объемом смеси 0,1М сульфата аммония и 0,025М Нл50 Скандай-десорбируют другой порцией того же раствора. Дпя концентрироваНИН Sc к последнему элюату добавляют Fe и осаждают Sc и Fe раствором м миака.Гидроокиси растворяют в 6М НС и раствор пропускают через колонку с анионитом Дауэкс 1x8 в С1 форме. При этом железо удерживаете на колонке, а скандий проходит в элюат. Элюат упаривают и скандий количественно определяют фотометрическим методом с арсеназо 1 Г23.

Недостатком способа является низкая селективность выделения Sc,использование трех ионообменных колонок, а также болыпих количеств промывных растворов, что обуславливает необходимость дополнительной операции концентрирования скандия перед количественным определением,

Цель изобретения - повышение сеглективности вьщёления скандия и упрощение способа.

Поставленная цель достигается тем что в известном способе хроматографическогошделенйя скандия из отхо4 дов циркониевого производства,включа щем сорбцию и последующую десорбцию, сорбцию проводят из хлорнокислого

Пример 1. Технологический солянокислый раствор,, полученный из отходов циркониевого производства, содержащий 0,01-15 мг , упаривают до влажных солей,которые растворяют в 10 мл 5М НСЮд при нагревании на водяной бане, и пропускают через колонку с сорбентом (2 г силиконизированного силикагеля и 1,2 мл ТБФ), предварительно промытую 10 мл 5М .. Сопутствующие скандию Zr, Fe, Al, РЗЭ, Ti, Сг, щелочные и щелочноземельные элементы элюируют 10 мл той же кислоты. Скандий сьывают с сорбента 10 мл 0,01 М Н1.Элк)ат со Sc собирают в мерную колбу емкостью 50 мл и проводят количественное определение Sc фотометрическим методом., с ксиленоловым оранжевым по известной методике. раствора трибутилфосфата, нанесенного на силиконизированньш силикагель, а десорбцию - разбавленной соляной кислотой. Отделение Sc от Zr,P33, Fe, Al , Or, Са и др. проводили в стеклянной колонке диаметром 10 мм и высотой 100 мм, в которую помещали 3,2 г сорбента (2г силиконизиронанного силикагеля марки КСК и 1,2 мл трибутилфосфата (ТБФ ) . Скорость прохождения растворов составляла.2 мл/мин. Раствор 5 М по хлорной кислоте,содержащий разделяемые элементы, пропускали через слой сорбента, который, промывали элюирующими растворами: 5 М НС104 и 0,01-0,5 М НС1. Как было установлено,поскольку, коэффициенты распределения Zr, РЗЭ А1, Fe, Сг, Ti, щелочных и щелочноземельных элементов в системе ТБФНС10 0,5, а , последний прочно удерживается сорбентом, в то время как сопутствующие элементы вымываются из колонки небольшими объемами элюата.Разделение проводили а 5М НСПО. Дпя выделения микроколичеств скандия из раствора, содержащего 5001000-кратные количества Zr РЗВ, Fe.Al, Са и др., требуется около 10 мл Ь М СН10. Для элюирования сорбированного скандия достаточно 10 мл 0,01 - . 0,5 М СН1. Содержание сопутствую1дах элементов в выделенном концентрате Sc не превыщает допустимых значений при количественном определении So реагентами арсеноза 1 и ксиленоловым оранжевым. Пример 2. Технологический сернокислый или азотнокислый раствор, полученный из отходов циркониевого производства, содержащий 0,0115,0 мг , нагревают до 70-80°С, аммиаком осаждают гидроокиси Sc,Zr, Fe, Al, РЗЭ, Ti, Сг, которые промывают горячей водой для удаления NOJ и 50 ионов. Осадок растворяют в 10 мл 6М НС10 при нагревании на водяной бане и пропускают через кЬлонку с сорбентом (2 г сили кони зир о ванного силикагеля и 1,2 мп ТБФ), ранее промытую 10 МП 5М НС)Од. Сопутствующие скандию Zr, Те, А1, РЗЭ, Ti, Сг элюируют 10 МП той же кислоты. Скандий элюируют 10 мл 0,5М НС1. Элюат собирают в мерную колбу емкостью 50 МП и проводят количественное опре деление фотометрическим методом с. ксиленоловым оранжевым по известной методике. Предлагаемый способ отличается . . высокой селективностью и позволяет полностью выделить скандий (на 99,5% на очень разбавленных технологических растворах. Благодаря большой емкости по экстрагенту и способности силиконизированного силикагеля прочн удерживать экстрагент, в частности трибутилфосфат, можно использовать колонку небольшого размера и провоз

Пропускание элюата через Дауэкс 1x8 в SO форме

Промывка смесью 0,1М (NH4)S04 + 0,025М

Сорбируются 20

30 А1,РЗЭ, Zr, Sc.He сорбируются С г, Си, Fe, Ti

Элюат: Sc20

30

(частично Fe, Al) ггг Al, РЗЭ сорбированные

30

65 186 66 дить большое число разделений без замены сорбента. Предлагаемый способ значительно проще известного. В нем используется только одна ионообменная колонка и двухкратная промывка. Вместо восьми операций в известном в предлагаемом способе используют три, продолжительность операций в 25 раз меньше, чем в известном. Поскольку является дорогим (цена I кг ЗсяОч 2,5 тыс.руб.) и незаменимым металлом для развития новой техники, наличие такого простого и селективного способа вьщеления скандия из сложных по хиьмческому составу технол логических растворов открывает большие возможности по излучению его поведения при переработке различных Sc - содержащих концентратов и изйлечения из многочисленных отвальных продуктов. В табл.1 приведено ионообменное выделение скандия из природных объектов, содержащих Zr, Fe, Al, РЗЭ, С г,- Ti , Си, щелочные и щелочноземельные элементы. В табл,2 приведено экстракдионнохромотографическое вьщеление скандия из технологических растворов, содержащих Zr, Fe,Al,PЗЭ, Сг, TI, щелочные и щелочноземельные элементы. Таблица 1

Добавление 10 мг FeОсадок Sc Fa

к.элоату со Sc и осаждейие ННдОН

Раствор Sc + Fe

PacTBOperaie осадка в 6М HCI

Пропускание раствора Сорбированные Fe, Ю 15 (6) через колонку элюат Sc Дауэкс 1x8 в С1 форме

Продолжение табл. I

15

10

15

Таблица 2