Способ хроматографического выделения скандия Советский патент 1982 года по МПК G01N30/06 C01F17/00 

1

Изобретение относится к аналитической химии, конкретно к способа.м выделения скандия из технологических растворов и может быть использовано для осуществления химического контроля на металлургических предприятиях при переработке титановых руд и продуктов их обогащения, а также при производстве редких металлов.

Известен способ выделения скандия из сульфатных растворов алюмосиликатных горных пород, минералов и зол углей, который основан на последовательном отделении скандия от алюминия, титана, железа иттрия и циркония методами осаждения и экстракции. Сначала скандий отделяют от титана и алюминия осаждением гидроксида на коллекторе железа избытком КОН в присутствии пергидроля. Железо отделяют от скандия экстракцией эфиром из 6М НС1. Затем осаждают скандий совместно с иттрием в виде тартрата, после чего разделяют металлы экстракцией роданида скандия эфиром. Далее скандий реэкстрагируют водой, водный реэкстракт упаривают с царской водкой, затем с НС и определяют его фотометрическим методом с пропилфлуорорном при 530 нм. Для маскировки следовых количеств примесей вводят ацетилацетон, аскорбиновую кислоту и о-фенантролин 1.

Недостатками этого способа являются применение длительных и трудоемких операций (щелочного и тартратного осаждения, разрушения роданид-иона упариванием с царской водкой и НС1), а также

10 неполное отделение примесей, что приводит к необходимости введения в раствор маскирующих реагентов перед фотометрическим определением скандия.

Известен способ выделения скандия 15 из минералов циркония и титана, включающий осаждение из сернокислых растворов купферронатов циркония и титана и др., экстрагируемых хлороформом (четырехкратно или более в зависимости от содержа2Q ния примесей). Из водной фазы осаждают гидроксиды аммиаком, растворяют в НС1 с добавлением пергидроля и экстрагируют скандий трибутилфосфатом (ТБФ). Органическую фазу отмывают от примесей трехкратной обработкой НС1. Остаток ТБФ из

водной фазы извлекают диэтиловым эфиром. Затем осаждают скандий совместно с иттрием в виде тартратов, которые для очистки переосаждают, далее растворяют в НС и отделяют скандий от иттрия экстракцией ТБФ. После реэкстракции проводят фотометрическое определение скандия с ализариновым красным S при Л 520 им 2.

Недостатки способа - многостадийность (3 стадий), длительность, недостаточная полнота отделения от редкоземельных элементов, метающих фотометрическому определению скандия, что требует догюлните.-|ьной подготовки к фотометрированию.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ хроматографического выделения скандия из технологических растворов, содержащих цирконий, титан, железо, алюминий, редкоземельные элементы, хром и др., включающий сорбцию скандия из 5-6М раствора хлорной кислоты на силиконизированный силикагель с нанесенным на него трибутилфосфатом и последующую селективную десорбцию разбавленной НС1, Предварительно из технологических растворов осаждают аммиаком гидроксиды скандия и примесей, которые затем растворяют в 10 мл 6.М НСКЗ. Полученный раствор пропускают через колонку с сорбентом (силикаге.ль +ТБФ), заранее промытым 10 мл 5М HCJO . (л)путствуюилие скаидик; Zr, Ii, Fc, .. РЗЭ, Сг Са .элюируют 10 мл той же кис.кгп,. Скандий элюируют 0мл 0,01- 0,5Л И( и определяют фотометрически. метол.ом с ксиленоловым оранжевым, ИСПОЛЬЗУЯ для измерения оптической плотности ле,леный i-ветофильтр 3.

К недостатка ; способа относится длительная предварите .льная подготовка хроматографируемого раств(5ра (55 мин), обусловленная необходиг остью предварите.льного удаления иона SO, включающая несколько стадий: осаждение гид{Х)Ксидов, их фильтрация и ромывание.

Цель изобретения - сокрапгение воемени проведения анализа и опрощение процесса выделения скандия.

Поставленная цель достигается согласно способу хроматографического выделения скандия из технологических растворов, включаюплему сорбцию скандия из кислого раствора на си.ликонизированный силикагель с нанесенным на него ТБФ и последующую селективную десорбцию, при котором в анализируемый раствор предварительно добавляют хлорную кислоту до суммарной концентрации с серной 6,3-7,0 М, а десорбцию осун1ествляют последовательно дистиллирован}|ой водой, разбавленны.м аммиаком и хлористоводородной кислотой.

Десорбцию скандия проводят последовательно 3-7М раствором аммиака и 0,5-3,0/ раствором хлористоводородной кислоты. Интервал выбранных суммарных концентраций и НСЮ 6,3-7,0 М с соотнощением 1:10-1:4 обусловлен тем, что при НСЮ4 выще 1:10 происходит неполная очистка Sc от Zr, поскольку коэффициент распределения циркония с ростом концентрации хлорной кислоты

О возрастает и частично сорбируется вместе с Sc, при НСЮ ниже 1:4 уменьщаются коэффициенты распределения скандия, и часть его проходит в элюат вместе с сопутствующими элементами. Выбор

, концентраций десорбентов обусловлен тем, что при концентрациях аммиака ниже ЗМ и НС1 ниже 0,5 М наблюдается неполная десорбция скандия. При концентрациях аммиака выще 7 М у.меньщается срок работы колонок. Использование растворов НС1

с концентрацией выще ЗМ возможно, но не целесообразно, поскольку увеличивается расход реагента.

Для выделения микроколичеств скандия данным методом не требуется предварительной подготовки хроматографируемого раствора, что позволяет сократить время анализа в два раза. Продолжительность выделения скандия 23-27 мин.

Интервал определяемых концентраций может быть расщирен. Если анализируемый

0 раствор содержит менее 1 мкг 5с/мл, его упаривают, если более 10 мкг Sc/мл, разбавляют водой.

Пример . К технологическому раствору продуктов титанового производства в 5 мл 1,5 М раствора серной кислоты добавляют 10 мл 57/о-ной НС104 Полученный серно-хлорнокислый раствор (концентрация 6,ЗМ, соотнощение Н25О.4- С-1О4 равно 1:10) пропускают через стеклянную колонку диаметром 10мм и высотой 100мм, в которую :1агружают 3,2 г сорбента (2 г силиконизированного силикагеля и 1,2 мл ТБФ) со скоростью 2 мл/мин. После нанесения раствора сорбент про.мывают 10мл бМНСЮцЭлюат отбрасывают. Через колонку пропускают 5 м;1 дистиллированной воды., 5 мл

5 ЗМ раствора аммиака и 10мл 0,5 М раствора НС1. Элюаты собирают в мерную к.олбу емкостью 50 мл и проводят фотометрическое определение скандия по известной методике с ксиленоловым оранжевым.

Пример 2. 5 мл технологическо1о раствора в 2,55 М Н;г50 готовят согласно примеру 1. Хроматографируемый раствор, имеющий общую концентрацию H2SO4 и НСЮ 6,6 М при их соотнощении 1:7, пропускают через колонку аналогично примеру 1. Де: сорбцию скандия проводят последовательно 5 нл дистиллированной воды, 5мл 6М раствора аммиака и 10мл 1М НС1.

Пример 3. Объект анализа и последовательность проведения всех операций аналиЗа аналогичны примеру 1. Концентрация серной кислоты в анализируемом растворе 3,6 М/л. Общая концентрация НзЗО и НС1СЦ в хроматографируемом растворе 6,9 М при их соотношении 1:5. Десорбцию скандия проводят последовательно 5 мл дистиллированной воды, 5 мл 6 М раствора аммиака и 10 мл 2 М НС1.

Предлагаемый способ ускоренного выделения микроколичеств скандия из сульфатных растворов титанового производства позволяют полностью выделить скандий (99,9%) непосредственно из технологических растворов, минуя стадию предварительной подготовки хроматографируемого раствора, что приводит к упрощению метода и сокращению времени (в два раза) выделения скандия.

Формула изобретения

. Способ хроматографического выделения скандия из технологических растворов, включающий сорбцию скандия из кислого раствора на силиконизированный силикагель с нанесенным на него трибутилфосфатом и последующую селективную десорбцию, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени, упрощения процесса, в анализируемый раствор предварительно добавляют хлорную кислоту до суммарной концентрации с серной 6,3-7,0 М, а десорбцию осуществляют последовательно дистиллированной водой, разбавленным аммиаком и хлористоводородной кислотой.

2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что десорбцию скандия проводят последовательно дистиллированной водой, 3-7 М

раствором аммиака и 0,5-ЗМ раствором хлористоводородной кислоты.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Назаренко В. А., Бирюк Е. А. Определение скандия с пропилфлуороном. Заводская лаборатория, 1962, т. 28, № 4, с. 401-406.

5. Эберль, Лернер. Спектрофотометрический метод определения скандия с применением ализаринового красного S-В кн.: Скандий. Сб. переводов. Под ред. Комиссаровой Л. Н., М., Иностранная литература. 1958, с. 232-238.

3.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2848761/23-25, кл. С 01 F 17/00, 1980.