Способ экстракционного разделения редкоземельных элементов

 

Изобретение относится к экстракционной технологии разделения редкоземельных элементов нейтральными фосфорорганическими экстрагентами на противоточных экстракционных каскадах и позволяет сократить число операций и снизить потери экстрагента. Существо способа состоит в том, что реэкстракция редкоземельных элементов осуществляется стехиометрическим количеством азотной кислоты при ее концентрации 6 8,5 молей на литр в два этапа. На последнюю ступень узла реэкстракции подается подкисленная вода в расчете на реэкстракцию 50 70% азотной кислоты, в которую затем по ходу водной фазы на промежуточную степень вводится концентрированная азотная кислота для повышения ее концентрации до 6 8,5 молей в литре. С первой ступени узла реэкстракции, на которую поступает органическая фаза, содержащая РЗЭ, получают концентрированный раствор нитратов РЗЭ, не содержащий кислоты при практически полном их извлечении. 1 з. п. ф-лы, 4 табл.

Изобретение относится к области экстракционной технологии редкоземельных элементов и может быть использовано при разделении нейтральными фосфорорганическими экстрагентами, преимущественно триалкилфосфатами, на противоточных экстракционных каскадах. Целью изобретения является сокращение числа операций и снижение потерь экстрагента, а также снижение расхода азотной кислоты. П р и м е р 1. Экстрагент 100 ТБФ (трибутилфосфат), насыщенный нитратом неодима с концентрацией 1 моль/л (экстракт) подавали на первую ступень экстрактора (узла реэкстракции). На восьмую ступень экстрактора подавали 8,5 М азотную кислоту при соотношении объемов органической и водной фаз равном 2,4 1. После выхода каскада на стационарный режим работы было проанализировано содержание Nd и азотной кислоты в органической и водной фазах по ступеням каскада. Состав водной фазы на первой ступени соответствовал содержанию Nd в реэкстракте, а состав органической фазы на выходе с восьмой ступени соответствовал составу экстракта, выходящего из каскада. Как видно из табл. 1 на выходе водной фазы с первой ступени каскада был получен реэкстракт, содержащий 490,2 г/л в пересчете на окись неодима при содержании HNO₃ менее 0,1 моль/л. Выход неодима в реэкстракт превышает 98 Полученный реэкстракт может быть использован без дополнительной упарки в качестве промывного раствора для осуществления стандартного противоточного процесса разделения РЗЭ и в методе полного орошения в качестве исходного раствора для последующего разделения. Вся азотная кислота выходила с реэкстрактом с восьмой ступени. Концентрация HNO₃ в органической фазе составляла 2,78 моль/л. Потери редкоземельных элементов не превышали 2 П р и м е р 2. Экстрагент 50 раствор ТБФ в смеси разбавителей (10 изодеканола + 40 додекана) насыщенный нитратом гадолиния (0,47 моль/л) подавали на первую ступень восьмиступенчатого экстракционного каскада. На восьмую ступень экстрактора подавали 8,5 М HNO₃. Соотношение объемов органической и водной фаз составляло 5,6 1. После выхода установки на стационарный режим было определено содержание гадолиния и HNO₃ по ступеням каскада. Состав водной фазы на первой ступени соответствовал содержанию гадолиния и HNO₃ в реэкстракте, а состав органической фазы на восьмой ступени соответствовал содержанию гадолиния и HNO₃ в реэкстракте, а состав органической фазы на восьмой ступени соответствовал составу экстракта выходящего из каскада. Из полученных данных (табл. 2) видно, что с первой ступени экстрактора получали реэкстракт, содержащий 490 г/л гадолиния в пересчете на оксид при содержании HNO₃ менее 0,05 моль/л. Выход гадолиния в реэкстракт превышает 97,5 Полученный реэкстракт используют без дополнительной упарки в качестве промывного раствора в стандартном противоточном процессе отделения европия и гадолиния. Вся кислота выходила в экстрагенте с восьмой ступени каскада. Концентрация HNO₃ и органической фазе составляла 1,68 моль/л. П р и м е р 3. Экстрагент 50 раствор ТБФ в додекане, содержащем 10 изодеканола и насыщенный иттрием (0,43 моль/л) подавали на первую ступень двенадцатиступенчатого узла реэкстракции. На двенадцатую ступень подавали дистиллированную воду. На четвертую ступень в поток водной фазы подавали концентрированную азотную кислоту (в данном случае 16,5 М HNO₃), в количестве, необходимом для получения в водной фазе 8,5 М HNO₃. Соотношение объемов органической и водной фаз на ступенях с 1 по 4 составляло 4,5 1, а на ступенях с 5 по 12 составляло 5,5 1. После выхода каскада на стационарный режим было проанализировано содержание иттрия и HNO₃ по ступеням экстракционного каскада. Состав водной фазы на первой ступени соответствовал составу реэкстракта, а состав органической фазы на выходе с двенадцатой ступени соответствовал составу экстракта, выходящего из экстрактора. Из полученных данных (табл. 3) видно, что на выходе с первой ступени каскада был получен реэкстракт, содержащий 313 г/л иттрия (2,77 моль/л) и содержащий 0,216 моль/л HNO₃. Реэкстракт с первой ступени использовали без дополнительной упарки для орошения в процессах разделения иттрия и РЗЭ. Выход иттрия в реэкстракт составлял 99,9% Содержание Y в органической фазе на выходе из 12 ступени не превышал 0,0023 г/л. П р и м е р 4. Экстрагент 70 триизоамилфосфат (ТИАФ) в керосине, содержащий 0,58 моль/л дидимовой фракции редкоземельных элементов (РЗЭ) подавали на 1-ю ступень 13и-ступенчатого узла реэкстракции. На 13-ю ступень подавали дистиллированную воду, а на 6-ю ступень подавали 10 моль/л HNO₃. Соотношение объемов органической фазы: 10 моль/л HNO₃ H₂О 10 1,4 1,0. Реэкстракцию вели 6,0 М HNO₃. После выходе каскада на стационарный режим было проанализировано содержание HNO₃, ΣLn₂O₃ и отдельных компонентов дидимовой смеси по ступеням экстрактора. Состав водной фазы на первой ступени соответствовал составу реэкстракта, выходящего из каскада. Из полученных данных (таблица 4) видно, что с первой ступени узла реэкстракции получали реэкстракт, содержащий 417,0 г/л ΣLn₂O₃ при содержании HNO₃равном 0,26 моль/л. Выход ΣLn₂O₃ в реэкстракт составлял 99,8 Полученный реэкстракт использовали в качестве промывного раствора в процессе получения празеодима методом полного орошения при устойчивой работе каскада в течение 5 месяцев. Выбор концентрации азотной кислоты в пределах 6 8,5 М связан с тем, что при ее концентрации менее 6М трудно получить концентрированные растворы нитратов РЗЭ, а при концентрации выше 8,5 М начинается выпадение осадков в реэкстракты.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ЭКСТРАКЦИОННОГО РАЗДЕЛЕНИЯ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ из нейтральных или слабокислых растворов с использованием нейтральных фосфорорганических экстрагентов или их растворов в инертных разбавителях, преимущественно трибутилфосфата, в противоточном каскаде, состоящем из экстракционной и промывной частей и узла реэкстракции, отличающийся тем, что, с целью сокращения числа операций и снижения потерь экстрагента, реэкстракцию проводят 6 8,5 моль/л HNO₃. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что, с целью сокращения расхода азотной кислоты, на последнюю ступень узла реэкстракции подают воду в расчете на реэкстракцию 50 70% кислоты, а на промежуточную ступень реэкстракционного каскада подают концентрированную азотную кислоту до получения ее концентрации в водной фазе 6 8,5 моль/л.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2