Способ отделения церия от редкоземельных элементов Советский патент 1982 года по МПК C01F17/00 

Изобретение относится к способам отделения церия от редкоземельных элементов (РЗЭ) и может быть использовано в технологии выделения церия при получении окислов высокой чистоты. Известен способ отделения церия путем его окислення перманганатом калия, состоящий в том, что к кипяще му азотнокислому раствору РЗЭ, содер жащему церий, медленно добавляют содовый раствор перманганата калия. Выпавший осадок гидроокиси, церия и двуокиси марганца промывают кипящей водой, растворяют в соляной кислоту, восстанавливают церий до трехвалентного состояния и отделяют от марганца осаждением оксалата цения . Однако такой способ сложен, многостадиен и приводит к некоторому за грязнению окиси церия другими РЗЭ. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ отде ления церия от РЗЭ, состоящий в том, что к азотнокислому раствору, содержащему церий, добавляют перманганат калия до слаборозовой окраски и водный раствор перемешивают с 1М раство юом Д2ЭГФК в органическом растворите ле. Затем экс трагент разбавляют в 2 раза и перемешивают с водным раствором в течение 15 мин. В процессе окисления церия выпадает осадок двуокиси марганца (МпО) , препятствующий разделению фаз. Для растворения МпО в раствор вводят мягкий восстановитель (лимонную кислоту) и перемещавают в течение 10 мин. После этого органическую фазу промывают 10 М HNOj , разбавляют в 2 раза органическим растворителем .и перемещивают с 2 М HNOj, содержащей HjOj, для переведения церия в водный раствор. После отделения церия редкоземельные элементы осаждаются в форме оксалатов с целью их очистки от марганца. Достигаемая по предлагаемому способу степень выделения церия составляет 99,3.% . Недостатком известного способа является образование осадка двуокиси марганца в процессе окисления церия, что делает невозможным разделение органической и водной фаз. Это приводит к необходимости проведения дополнительной операции растворения осадка реагентом-восстановителем. Однако полного растворения осадка двуокиси марганца добиться не удается. ПОЭТОМУ сохраняются трудности, связанные

с разделением фаз и возможностью сорбции ценных компонентов осадком.

Недостатком известного способа является также необходимость проведения процесса окислительной экстракции церия в два п эиема с разбавлением экстрагента на стадии растворения осадка двуокиси марганца лимонной кислотой.

Целью изобретения является упрощение способа,состоящее в устранении операций двойного разбавления органического раствора, обработки органического раствора лимонной кислотой и отделении осадка окиси марганца.

Поставленная цель достигается тем, что раствор, содержащий РЗЭ и церий, обрабатывают органическим раствором, содержащим ди-2-(этилгексил)-фосфорную кислоту (Д2ЭГФК) и три-н-бутилфосфата (ТБФ) в органическом растворителе, отделяют экстракт и обрабатывают его перманганатом калия, реэкстрагируют в трехвалентные РЗЭ азотной кислотой,, с последующей реэкстракцией церия азотной кислотой, содержащей восстановитель.

При этом используют 0,5-1,0 моль/л раствора ди-2-(этилгексил)-фосфорной кислоты, содержащего 10-20% трибутилфосфата, в органическом растворителе.

Предпочтительно обработку органичеСким раствором вести при содержании 10-20% ТБФ в смеси.

В основе способа лежит обнаружен,ное явление растворения твердого перманганата калия как в чистом трибутил фосфате, так и в растворах Д2ЭГФК в инертных растворителях (бензол, СС1, предельные углеводороды), содержащих ТБФ, что- дает возможность перманганат-иону вступать в молекулярный контакт с ди-2.-(этилгексил)-фосфатными комплексами церия в экстракте и вызывать быструю реакцию окисления. В отсутствие трибутилфосфата перманганат калия не растворяется в ди-2.-(этилгексил)-фосфатном экстракте РЗЭ и окисления церия не наблюдается даже при длительном перемешивании с твер-. дым перманганатом калия.В отличие от окисления церия по .известному способу, где в результате восстановления марганца образуется осадок его двуокиси, поспособу восстановления форма марганца присутствует в виде соли Mn(lV) Д2ЭГФК, хорошо растворимой в органическом растворителе. Исследования показывают, что эквивалент перманганата по предлагаемому способу имеет то же значение, что по известному (1 моль KMnOi о| исляет 3 моля ). Однако для гарантии полноты окисления церия целесообразно брать некоторый избыток перманганата калия (3-5%), чтобы устранить влияние возможных случайных восстановителей.

Проведение окисления церия обработкой экстракта, состоящего из Д2ЭГФК и ТБФ и содержащего РЗЭ и церий, перманганатом калия позволяет исключить введение восстановителя для растворения осадка двуокиси марганца (лимонную кислоту) и двойное разбавление экстрагента органическим разбавителем.

Пример 1. 50 МП азотнокислого водного раствора, содержащего 1 г Рг и 1 г Се, нейтрализуют натриевой щелочью до рН 4-5 и встряхивают в течение 5 мин с 213 мл 1.М раствора Д2ЭГФК в гептане, содержащего 20% ТБФ, к которому предварительно добавляют при перемешивании 6,4 мл раствора NaOH (10 моль/л). После отстаивания органический экстракт переносят в сухой стакан, всыпают в него 0,393 КМпО.4 и перемешивают механической мешалкой в течение 10-15 мин. Затем органический раствор сливают в делительную воронку и встряхивают с равным объемом 4MHNO в течение 10 мин В результате этой операции Рг, Nd и марганец переходят в водный раствор, который отделяют от органической фазы. К органическому раствору, содержащему четырехвалентный церий, приливают равный объем 2MHNO, добавляют 5,5 мл 3 М раствора NaNOj , проводят реэкстракцию церия путем встряхивания в течение 5 мин и отделяют водны раствор, содержащий церий.

Степень выделения церия 99,8%, чистота церия 99,94%. Содержание церия в полученной смеси празеодима и неодима равняется 0,2%. Содержание марганца в образцах РЗЭ не более .

Таким образом, предлагаемый спосо по сравнению с известным исключает операцию;растворения осадка двуокиси марганца, в результате чего достигается -упрощение процесса. Кроме того, процесс экстракции церия проводится без дополнительного разба(вления экстрагента разбавителем, что устраняет необходимость концентрирования экстрагента перед повторным использованием. ..

Формула изобретения

Г. Способ отделения церия от редкоземельных элементов, включающий окисление церия перманганатом калия, экстракцию церия и редкоземельных элементов ди-2-(этилгексил)-фосфорной кислотой в органическом растворителе, последовательную реэкстракцию редкоземельных элементов и церия азотной кислотой, содержащей восстановитель, отличающийся тем, что, с .целью упрощения процесса эа счет сокращения числа операций.

5 9527426

в качестве экстрагента используют20% трибутилфосфата, в органическом

смесь ди-2(этилгексил)фосфорной кис-растворителе,

лоты и три-Н-бутилфосфата и окисле-Источники информации,

ние .церия проводят в органическойпринятые во внимание при экспертизе

фазе.1. Серебренников В.В. Химия ред5 5коземельных элементов. Томск, 1961,

2. Способ по п.1,отличаю-с.390.

щ и и с я тем, что используют 0,5-2. T.A.Batler, E.E.Ketchen, Ind.

1,0 моль/л раствора ди-2-(этилгексил)-Eng. chem, 53, 1961, № 8, p.651

-фосфорной кислоты, содержащего 10-(прототир).