Способ извлечения редкоземельных металлов из их смеси

 

Использование:касается способов разделения редкоземельных металлов экстракцией. Сущность: из водного раствора резкоземельных металлов осуществляют вывод части экстракта с его последующей противоточной экстракцией в три стадии: при соотношении О:В (1-3):1 на первой стадии, О:В (3-5):1, выводом части органического растворителя с направлением его в основной цикл на второй стадии и соотношении О:В (5-10):1 на третьей стадии.

Изобретение относится к гидрометаллургии редкоземельных металлов (РЗМ), в частности к способам разделения РЗМ экстракцией.

Известен способ извлечения РЗМ экстракцией в слабокислых или нейтральных средах смесью карбоновых кислот. Селективность извлечения обеспечивают присутствием в растворах комплексообразователя или высаливателя (авт.св. СССР N 158419, кл. С 22 В 3/26, 1963).

Недостатком способа является низкое качество получаемого продукта.

Наиболее близким к предлагаемому является способ извлечения РЗМ из их смеси, включающий противоточную экстракцию органическим растворителем из водного раствора, выведение из основного цикла экстракции части водного раствора, содержащего требуемый элемент и его промывку чистым раствором [1] Недостатками данного способа являются значительное количество ступеней экстракции и невысокое качество получаемого элемента за счет низкого коэффициента очистки.

Целью изобретения является сокращение продолжительности процесса, уменьшение количества ступеней экстракции и повышение качества получаемого продукта.

Цель достигается тем, что предварительно из основного цикла экстракции выводят часть органического растворителя, содержащего требуемый элемент, и регенерируют его водным раствором минеральной кислоты противоточной реэкстракцией в три стадии: при соотношении О:В (1-3):1 на первой стадии, соотношении O:B (3-5):1 и выводом части органического растворителя с направлением его в основной цикл на второй стадии и соотношении О:B (5-10):1 на третьей стадии.

П р и м е р 1. Из основного цикла экстракции выводят насыщенный нитратами РЗМ 100%-ный трибутилфосфат (ТБФ), содержащий 15,9 г/л лантана, 51,9 г/л церия, 19,9 г/л празеодима, 77,8 г/л неодима, 0,2 г/л элементов среднетяжелой группы (СТГ) и 0,2 моль/л азотной кислоты (все концентрации элементов даны в пересчете на РЗМ). Реэкстракцию осуществляют подкисленной до концентрации 0,05 моль/л HNO₃ дистилированной водой при соотношении О:B2:1. Органическая фаза после реэкстракции полностью отмыта от РЗМ и содержит лишь 0,12 моль/л HNO₃.

На второй стадии соотношение О:B изменяют до 3,2:1, возвращая из процесса реэкстракции в основной цикл часть органической фазы, содержащей 15,0 г/л празеодима, 105,0 г/л неодима, 0,6 г/л элементов СТГ и 0,2 моль/л азотной кислоты. Водный раствор после этой стадии содержит 102,2 г/л празеодима, 247,8 г/л неодима, 0,1 г/л элементов СТГ и 0,1 моль/л азотной кислоты. Коэффициент очистки концентрата празеодим-неодим составляет 7,0 от элементов СТГ.

Далее соотношение О:В изменяют до 4:1, выводя из процесса часть водного раствора, являющегося целевым продуктом. Органический растворитель после этой стадии процесса содержит 0,4 г/л церия, 42,9 г/л празеодима, 111,6 г/л неодима, 0,2 г/л элементов СТГ и 0,2 моль/л азотной кислоты. Коэффициент очистки концентрата празеодим-неодим составляет 600.

П р и м е р 2. Из основного цикла экстракции выводят насыщенный хлоридами РЗМ 1,5 моль/л раствор ди-2-этил-гексил-фосфорной кислоты в керосине, содержащий 12,7 г/л элементов легкой группы, 5,1 г/л самария, 1,9 г/л европия, 27,8 г/л гадолиния, 40,2 г/л тербия и 0,8 г/л других элементов СТГ) все концентрации элементов даны в пересчете на РЗМ). Реэкстракцию осуществляют подкисленной до концентрации 1,0 моль/л соляной кислотой дистиллированной водой при соотношении O:B2,5:1. Органическая фаза после реэкстракции полностью отмыта от РЗМ.

Затем соотношение О:B изменяют до 4,2:1, возвращая из процесса реэкстракции в основной цикл часть органической фазы, содержащей 45,0 г/л тербия и 5,6 г/л лучше экстрагируемых элементов СТГ. Водный раствор после этой стадии содержит 197,2 г/л тербия и 0,3 г/л элементов СТГ. Коэффициент очистки тербия от других элементов СТГ составляет 24,0.

Далее соотношение O:B изменяют до 7:1, выводя из процесса часть водного раствора, являющегося целевым продуктом. Органический растворитель после этой стадии процесса содержит 0,3 г/л гадолиния, менее 0,1 г/л элементов группы лантан-европий, 0,8 г/л других элементов СТГ. Коэффициент очистки тербия от элементов группы лантан-гадолиний составляет 400.

Предлагаемое изобретение позволяет сократить продолжительность процесса, резко уменьшить количество ступеней экстракции с одновременным повышением качества получаемого продукта.

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ ИХ СМЕСИ, включающий противоточную экстракцию органическим растворителем из водного раствора редкоземельных металлов и реэкстракцию обработкой органической фазы водным раствором минеральной кислоты, отличающийся тем, что экстракцию осуществляют с выводом части экстракта, с его последующей противоточной реэкстракцией в три стадии: при соотношении О:В=(1-3) 1 на первой стадии, О:В=(3-5) 1 и выводом части органического растворителя с направлением его в основной цикл на второй стадии и соотношении О:В=(5-10) 1 на третьей стадии.