Способ получения очищенного от фтора нитрата церия

 

Изобретение относится к области технологии редкоземельных элементов, в частности получения соединений церия из растворов, содержащих фтор, в том числе полученных из отходов полировальных порошков. Сущность изобретения заключается в том, что кислый нитратный раствор после экстракции церия⁺⁴ органическим растворителем из фторсодержащего раствора обрабатывают реагентом до pH 3,0 - 5,2. В качестве реагента используют гидроксид или карбонат щелочного металла или аммония. Для обработки нитратного раствора используют также гидроксид или карбонит церия. 2 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области технологии редкоземельных элементов, в частности к получению соединений церия из растворов, содержащих фтор, в том числе фторированных полировальных порошков.

Известен способ выделения РЗЭ из растворов, содержащих фтор, экстракцией с введением комплексообразователя нитрата алюминия. Однако этот способ не может быть применен для выделения Ce⁺⁴, так как последний является более сильным фторакцептором [1] Известен способ получения соединений РЗЭ, не содержащих фтора. Способ заключается в том, что фтор связывают борной кислотой, которую вводят в раствор перед экстракцией церия⁺⁴, а также при реэкстракции в присутствии восстановителя. Однако, при выделении Ce⁺⁴ экстракцией органическим экстрагентом фтор экстрагируется, преимущественно, совместно с церием и заметная очистка от фтора достигается лишь при обработке сильнокислого реэкстракта щавелевой кислотой. Однако, эта очистка недостаточна, а для получения нитрата церия оксалаты необходимо прокалить и диоксид церия растворить в избытке азотной кислоты в присутствии перекиси водорода [2] Настоящее изобретение направлено на решение задачи улучшения экономических показателей процесса при получении очищенного от фтора нитрата церия.

Поставленная задача решается тем, что в способе получения очищенного от фтора нитрата церия, включающем экстракцию церия (IV) из фторсодержащего раствора органическим растворителем, реэкстракцию в присутствии восстановителя и обработку реэкстракта реагентом, согласно изобретению, обработку реэкстракта реагентом ведут до pH 3,0 5,2.

Решение поставленной задачи обеспечивается также тем, что обработку реэкстракта ведут с использованием в качестве реагента гидроксида (или карбоната) щелочного металла или аммония.

На решение поставленной задачи направлено и то, что обработку реэкстракта ведут с использованием в качестве реагента гидроксида или карбоната церия.

При обработке раствора реагентом до pH менее 3,0 содержание фтора может составлять более 100 мг/л, при обработке до pH более 5,2 содержание фтора становится менее 0,5 мг/л, однако, увеличивается соосаждение гидроксида или карбоната церия.

Из совместного фторидно-карбонатного или фторидно-гидроксидного осадка гидросиды или карбонаты церия могут быть возвращены в процессе обработки кислотой, фторид может быть выведен в качестве продукта или переведен в другие соединения известными методами.

Расход реагентов на обработку до pH 3,0 5,2 можно не учитывать, т.к. в любом случае после выделения церия растворы подлежат нейтрализации, например по прототипу нужно нейтрализовать 6н раствор кислоты после осаждения оксалата церия щавелевой кислотой.

Пример 1. Раствор, полученный от разложения отходов полировальных порошков азотной кислотой, содержал, г/л: Ce⁺⁴ 182; Ln₂O₃ 217,8; F 5,2. 100 мл раствора контактировали с раствором 50% ТБф в ксилоле при О:В 1,5:1, экстракт промывали 3, раза при О:В 2:1 раствором 0,5 н HNO₃ и реэкстрагировали Ce(NO₃)₃ водой с добавлением перекиси водорода дважды при О:В 1,5:1. Реэкстракт содержал белый мелкий осадок CeF₃. Содержание в объединенном реэкстракте CeO₂ 80,5 г/л, F 2,1 г/л, 2,6% на CeO₂, других РЗЭ 0,01 г/л.

Реэкстракт обрабатывали раствором 5% Na₂CO₃ до pH 5,2, осадок, содержащий фторид и карбонат церия, отфильтровывали.

Содержание CeO₂ в растворе нитрата церия 64,1 г/л, F 0,6 мл/л, 9·^-4% на CeO₂.

Пример 2. То же, то и в примере 1, но реэкстракт обработали 8%-ным раствором водного аммиака до pH 4,6. Содержание CeO₂ в отфильтрованном растворе 72,6 г/л, F 3,8 мг/л, 5,2·10^-3% на CeO₂.

Пример 3. То же, что и в примере 1, но в реэкстракт введи вначале осадок, полученный в примере 1, а затем дополнительно свежий карбонат церия до pH 4,9. Содержание CeO₂ в растворе 106,8 г/л, F 1,5 мг/л, 1,4·10^-3% на CeO₂.

Пример 4. То же, что и в примере 1, но экстракт обработали 5%-ным раствором калиевой щелочи до pH 3,0. Содержание CeO₂ в растворе 78,4 г/л, F 101,9 мг/л, 1,3·10^-1% на CeO₂.

Пример 5. То же, что и в примере 1, но реэкстракт обработали 5%-ным раствором карбоната аммония до pH 4,9. Содержание CeO₂ в растворе 73,4 г/л, F 2,3 мг/л, 3,1·10^-3% на CeO₂.

Пример 6. То же, что и в примере 1, но реэкстракт обработали гидроксидом Ce⁺³ до pH 4,8. Содержание CeO₂ в растворе 102,0 г/л, F 1,4 мг/л, 1,4·10^-3% на CeO₂.

Пример 7 (по прототипу). То же, что и в примере 1, но в раствор перед экстракцией ввели 0,28 г H₃BO₃, а реэкстрагировали с введением 0,5 г H₃BO₃ и H₂O₂·6 н HNO₃. Раствор нитрата церия содержал 81,3 г/л CeO₂, 0,87 г/л F, 1,07% на CeO₂, H₃BO₃ 4,6 г/л. Раствор обработали щавелевой кислотой, осадок прокалили, затем растворяли при нагревании 8 н HNO₃ в присутствии перекиси водорода. Содержание CeO₂ в растворе 160 г/л, F 18 мг/л, 1,1·10^-2% на CeO₂.

Из приведенных примеров очевидно, что по предложенному способу происходит глубокая очистка от фтора.

Улучшение экологических показателей достигается за счет повышения степени очистки от фтора, экономии реагентов, отсутствия жидких сбросов содержащих, фтор, а, следовательно, и затрат на их очистку.

Формула изобретения

1. Способ получения нитрата церия, очищенного от фтора, включающий экстракцию церия (IV) из фторсодержащего раствора органическим растворителем, реэкстракцию в присутствии восстановителя и обработку реэкстракта реагентом, отличающийся тем, что в качестве реагента используют соединения с щелочными свойствами, а обработку реэкстракта ведут до pН 3,0 5,2 с получением нитрата церия.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве соединений с щелочными свойствами используют гидроксид или карбонат щелочного металла или аммония.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве соединений с щелочными свойствами используют гидроксид или карбонат церия.