Способ разделения иттрия и редкоземельных элементов

 

Использование: касается разделения редкоземельных элементов. Сущность: иттрий и редкоземельные элементы разделяют экстракционной смесью, содержащей фосфорорганические соединения и углеводородный разбиватель, в качестве фосфорорганического соединения используют гексабутилтрисамид фосфорной кислоты, с дополнительным введением в нее нитрита триалкиламмония и октилового спирта при следующем соотношении компонентов, об.%: гексабутилтрисамид фосфорной кислоты 38 - 42, триалкиламмоний нитрат 8 - 12, октиловый спирт 8 - 12, углеводородный разбиватель - остальное. 2 табл.

Изобретение относится к гидрометаллургии редких металлов, в частности к области разделения редкоземельных элементов (РЗЭ), и может быть использовано в технологии получения чистого иттрия.

Известны способы разделения РЗЭ с использованием смеси экстрагентов, такие как 35-40% высших изомерных карбоновых кислот (ВИКК) + 35-40% триалкилметиламмоний нитрата (ТАМАН) в углеродном разбавителе (УВР); 20-40% гексабутилтри- самид фосфорной кислоты (ГБТА) + 10-30% триалкилметиламмоний нитрата в УВР, которые позволяют отделить все РЗЭ от иттрия в нитратных средах.

Недостатком применения смеси ВИКК+ТАМАН являются плохая гидродинамика системы и вследствие этого низкие значения коэффициентов разделения лантаноидов.

Экстракцию смесью экстрагентов ГБТА+ТАМАН проводят из нитратных растворов с концентрацией редкоземельных элементов ≈150 г/л РЗО и рН 1-2. При этом достигаются следующие коэффициенты разделения редкоземельных элементов и иттрия: Sm 2,6-3,46; Eu 2,7-4,7; Gd 1,4-2,9; Dy 1,9-2,4; Но 1,1-1,3; Er 1,4; Yb 2,4-4,3.

Недостатком разделения РЗЭ смесью ГБТА и ТАМАН в УВР являются невысокие коэффициенты разделения иттрия и таких элементов, как гадолиний, гольмий, эрбий.

Наиболее близким предлагаемому решению из публикуемых технических решений является способ разделения ланта- ноидов и иттрия при экстракции их нитратов 50%-ным раствором ТБФ в углеводородном разбавителе [1] Недостатком применения экстракционной системы 50% ТБФ в УВР являются невысокие коэффициенты разделения иттрия и таких элементов, как церий, неодим, эрбий, иттербий, лютеций, и в связи с этим невозможность очистки иттрия от данных легких и тяжелых лантаноидов.

Цель предлагаемого изобретения повышение селективности отделения РЗЭ от иттрия. Поставленная цель достигается тем, что экстракцию проводят смесью органических соединений, содержащий 38-40% ГБТА, 8-12% триалкиламмоний нитрата (АЛАН), 8-12% октилового спирта, остальное УВР, из нитратных растворов с концентрацией суммы РЗО 150 г/л, рН 1-2.

При содержании АЛАНа меньше 8% значительно уменьшаются коэффициенты разделения между иттрием и средними РЗЭ (Eu, Gd) и Tb, при содержании больше 12% уменьшаются коэффициенты разделения между иттрием и тяжелыми РЗЭ (Yb, Lu) см. табл.1. Для предлагаемой смеси коэффициенты разделения любого индивидуального редкоземельного элемента и иттрия больше 1,9.

П р и м е р 1. Взята экстракционная система экстрагент, представляющий смесь ГБТА, АЛАН (при разных соотношениях), октиловый спирт в УВР и водный раствор нитратов РЗЭ с концентрацией суммы оксидов 150 г/т и рН 1-2. Органическая фаза приводится в равновесие с водной фазой. В табл.1 представлены значения коэффициентов разделения РЗЭ и иттрия в зависимости от соотношения ГБТА и АЛАН.

В табл.2 представлены значения коэффициентов разделения РЗЭ и Y в зависимости от концентрации РЗО в равновесном водном растворе.

Более эффективно осуществляется отделение РЗЭ от Y из растворов с концентрацией РЗО 150 г/л. При данной концентрации коэффициент разделения любого индивидуального РЗЭ и Y больше 1,9.

При повышении концентрации РЗО в водном растворе снижаются коэффициенты разделения для легких и средних элементов, при понижении для тяжелых.

П р и м е р 2. Исследования по разделению РЗЭ от иттрия с использованием смеси экстрагентов 38-42% ГБТА, 8-12% АЛАН, 8-12% октилового спирта, остальное УВР проводились на укрупненно-лабораторной установке в условиях противотока (число ступеней 40).

В качестве исходного использовался водный раствор нитратов РЗЭ с концентрацией РЗО 151,2 г/л, состав по индивидуальным РЗЭ, в г/л: La 1,5; Gd 2; Sm 1; Но 0,9; Er 0,8; Eu 1; Dy 1; Yb 1; Y 142.

Предварительно экстрагент был обработан раствором иттрия с концентрацией 150 г/л, соотношение фаз О:В 4:1.

В результате проведенных испытаний был получен Y чистотой 99,99% с концентрацией остальных РЗЭ, в La 1˙10^-4; Gd 1˙10^-4; Sm 1˙10^-4; Eu 1˙10^-4; Dy 1˙10^-3; Но 1˙10^-3; Er 1˙10^-3; Yb 1˙10^-3.

Использование экстрагента состава 38-42% ГБТА + 8-12% АЛАН + 8-12% октилового спирта, остальное УВР, в технологии получения РЗЭ позволяет повысить селективность отделения иттрия от всех редкоземельных элементов. Коэффициенты разделения между иттрием и всеми лантаноидами по сравнению с коэффициентами разделения, полученными при использовании экстрагента, описанного в прототипе, возрастают в 1,4-10,8 раза, кроме гадолиния, который практически остается на том же уровне. Эта система позволяет эффективно отделять все РЗЭ от иттрия и получать его высокой степени чистоты на одном экстракционном каскаде.

Формула изобретения

СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ИТТРИЯ И РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ экстракционной смесью, содержащей фосфорорганические соединения и углеводородный разбавитель, отличающийся тем, что экстракцию проводят смесью, содержащей в качестве фосфорорганического соединения гексабутилтрисамид фосфорной кислоты, с дополнительным введением в нее триалкиламмония нитрата и октилового спирта при следующем соотношении компонентов, об.

Гексабутилтрисамид фосфорной кислоты 38 42 Триалкиламмоний нитрат 8 12 Октиловый спирт 8 12 Углеводородный разбавитель Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2