Способ экстракционного разделения редкоземельных элементов

 

Изобретение относится к способам экстракционного разделения РЗЭ из нейтральных или слабокислых растворов и позволяет повысить чистоту получаемых продуктов и сократить число операций. Экстракцию проходят в противоточном каскаде, содержащем экстракционную и промывную части и узел реэкстракции 6 - 8,5 М азотной кислотой. На 1 - 6 ступень со стороны входа экстрагента подают раствор высаливателя из группы нитратов аммония, лития, магния, алюминия в количестве, обеспечивающем их концентрацию от 2 г - экв/л до насыщения. Отбор рафината осуществляют со ступени, следующей за ступенью ввода высаливателя. Со стороны выхода рафината или со стороны выхода экстракта поочередно подключают заполненные исходным раствором емкости, из которых осуществляют отбор продуктов. 1 з. п. ф-лы.

Изобретение относится к технологии получения чистых РЗЭ и может быть использовано при экстракционном разделении РЗЭ.

Цель изобретения повышение чистоты полученных продуктов и сокращение числа операций, а также обеспечение непрерывности процесса.

П р и м е р 1. Концентрирование и получение чистого празеодима из дидима. К 80 ступенчатому экстрактору к ступеням 6-8 были подсоединены две дополнительные буферные емкости с рабочим объемом 15 л. Емкости имели перемешивающее устройство и соединяли верхним сливом с ячейкой N 7 с соответствующим вводом органической и водной фаз из ячеек 6 и 8.

Каскад заполняли экстракционной системой, состоящей из водного раствора нитратов неодима и празеодима с суммарной концентрацией 405 г/л и 0,2 моль/л HNO₃. Содержание в смеси неодима составляло 86,7% и празеодима 13,3% (содержание неодима определяли по разности между суммарной концентрацией РЗЭ и концентрацией празеодима).

Органическая фаза, которой заполняли каскад, была равновесной исходному раствору и содержала 140 г/л суммы неодима и празеодима и 0,15 моль/л HNO₃.

Дополнительные буферные емкости были заполнены исходным раствором без органической фазы и для работы вначале подключали только первую емкость. Экстракционная установка была выведена на рабочий режим. Исходную смесь подавали на 40 ступень со скоростью 0,25 л/ч. На первую ступень подавали экстрагент 80%-ный раствор ТБФ в керосине со скоростью 2,8 л/ч.

На 5 ступень экстрактора подавали 6 М раствор нитрата алюминия со скоростью 2,8 л/ч. На 80 ступень экстрактора подавали промывной раствор, приготовленный из реэкстракта с концентрацией 400 г/л РЗЭ в расчете на оксиды и со скоростью 0,575 л/ч. После выхода каскада на стационарный режим пот чистоте неодима, получавшегося в экстракте, осуществляли непрерывное получение чистого неодима в органической фазе на сливе ее с 80 ступени. Чистота получаемого во время опыта неодима составляла 98,6-99,5% Рафинат, выходящий с I ступени в объеме 1,6 л/ч, содержал 3 г-экв/л нитрата алюминия и 0,15-0,2 г/л суммы РЭЭ. Разделение проводили в течение двух месяцев, после чего буферная емкость N 1 была выключена из работы и для продолжения непрерывного процесса была включена емкость N 2, а из первой емкости было получено 14 литров раствора нитрата празеодима с концентрацией 400 г/л и чистотой 99,8% Наработку празеодима продолжали со второй подключенной емкостью.

П р и м е р 2. Разделение суммы лантан-празеодим-неодим.

Процесс проводили на той же экстракционной установке, что и в примере 1. Каскад заполняли экстракционной системой, состоящей из водного раствора нитратов лантана, празеодима и неодима с суммарной концентрацией 400 г/л, а также содержащими 0,2 М HNO₃. Содержание индивидуальных лантанидов в смеси составляло: лантан 5% празеодим 15% неодим 80% Органическая фаза, которой заполняли каскад, была равновесной исходному раствору и содержала 140 г/л суммы лантана празеодима и неодима и 0,15 М HNO₃.

Две дополнительные емкости объемом 15 л каждая подключали к 7, 8 и 9 ступеням экстрактора. Исходную смесь подавали на 40 ступень со скоростью 0,25 л/ч. На первую ступень подавали экстрагент 80% ТБФ в керосине со скоростью 2,4 л/ч. На 6 ступень подавали раствор нитрата аммония с концентрацией 6 г-экг/л со скоростью 0,5 л/ч. На 68 ступень подавали промывной раствор нитрата неодима с концентрацией 400 г/л и содержащий 0,2 М HNO₃ со скоростью 0,63 л/ч. Промывной раствор являлся частью реэкстракта полученного в узле реэкстракции 8 М HNO₃. Чистый 99% неодим отбирали из потока реэкстракта выходящего с 68 ступени, а лантан празеодимовый концентрат, содержащий менее 1% неодима, отбирали по мере его накопления поочередно, из дополнительных емкостей, но при непрерывной работе экстрактора.

П р и м е р 3. В условиях примера 2 использовали в качестве высаливателя нитрат магния в количестве, обеспечивающем его концентрацию в водной фазе 2,2 г-экв/л. Подачу высаливателя осуществляли на 1 ступень со стороны входа экстрагента. Результаты соответствуют примере 2.

П р и м е р 4. В условиях примера 2 использовали в качестве высаливателя нитрат лития в количестве, обеспечивающем получение в водной фазе насыщенного раствора. Подачу высаливателя осуществляли на 6 ступень со стороны входа экстрагента. Результаты соответствуют примере 2.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ЭКСТРАКЦИОННОГО РАЗДЕЛЕНИЯ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ из нейтральных или слабокислых растворов с помощью нейтральных фосфорорганических экстрагентов, преимущественно трибутилфосфатом, в противоточном каскаде, состоящем из экстракционной, промывной частей и узла реэкстракции, включающий реэкстракцию 6 8,5 М азотной кислотой, отличающийся тем, что, с целью повышения чистоты получаемых продуктов и сокращения числа операций, в экстракционную часть каскада на 1 6 ступень со стороны входа экстрагента подают раствор высаливателя из группы нитратов аммония, лития, магния, алюминия в количестве, обеспечивающем их концентрацию в водной фазе от 2 г-экв/л до насыщения и отбор рафината осуществляют со ступени, следующей за ступенью ввода высаливателя.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что, с целью обеспечения непрерывности процесса, к экстракционному каскаду со стороны выхода рафината или со стороны выхода экстракта поочередно подключают заполненные исходным раствором емкости, из которых поочередно осуществляют отбор продуктов.