Способ извлечения ионов эрбия из водных растворов с применением додецилсульфата натрия
Владельцы патента RU 2440853:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова (технический университет)" (RU)
Изобретение относится к способу получения чистых редкоземельных металлов (РЗМ) или их оксидов из бедного или техногенного сырья с помощью метода ионной флотации. Способ включает ионную флотацию с использованием в качестве собирателя додецилсульфат натрия в концентрации, соответствующей стехиометрической реакции: Me+3+3DS-=Me[DS-]3, где Me+3 - катион металла, DS- - додецилсульфат-ион. В качестве извлекаемых ионов используют соли эрбия, при этом для максимального извлечения эрбия ионную флотацию осуществляют при рН 6,4. Технический результат - повышение извлечения ионов эрбия. 1 ил., 1 табл.
Изобретение относится к обогащению, в частности к способам получения редкоземельных металлов (РЗМ) или их оксидов из бедного или техногенного сырья с помощью метода ионной флотации.
Известен способ извлечения лантаноидов, в частности, катионов эрбия, флотацией: (Szeglowski Z., Bittner-Jankowska М, Mikulski J. // Nucleonika, 1973, v.18, N 7, p.299-307) - использовано в качестве собирателя анионогенное поверхностно-активное вещество. Флотационное извлечение в данном случае составляло 95%. Указанный способ не дает полного извлечения ионов эрбия из растворов.
Известен метод извлечения тяжелых металлов, таких как серебро, цинк, свинец, никель и платина, с применением ионной флотации, где в качестве собирателя использован изопропилметилэтилкарбамат (Engel M.D., Moxon N.T.: патент № WO 9217614, FR).
Известно применение додецилсульфата натрия в процессе флотации как собирателя для извлечения таких металлов, как медь, кобальт, никель, выбираемый в качестве прототипа (Скрылев Л.Д., Борисов А.В. Об эффективности флотационного выделения меди и никеля из сточных вод Норильского горно-металлургического комбината // Журнал прикладной химии. 1978. Т.51. №2, с.434-436).
Техническим результатом изобретения является использование такого пенообразователя в процессе флотации ионов эрбия, как додецилсульфат натрия.
Технический результат достигается тем, что в способе извлечения ионов эрбия из растворов, включающий ионную флотацию с использованием в качестве собирателя додецилсульфат натрия в концентрации, соответствующей стехиометрической реакции:
Me+3+3DS-=Me[DS-]3,
где Me+3 - катион металла, DS- - додецилсульфат-ион, согласно изобретению в качестве извлекаемых ионов используют соли эрбия, при этом для максимального извлечения эрбия ионную флотацию осуществляют при pH 6,4.
Параметром извлечения РЗМ является коэффициент распределения К: величину К извлекаемого иона между водной и органической фазами рассчитывали по отношению концентрации [Me+3] (Er+3) в пене к концентрации [Me+3] в камерном остатке соответственно формуле: K=[Me+3]org/[Me+3]aq (Фиг.1). Коэффициент распределения редкоземельных металлов (РЗМ) между водной и органической фазами зависит от pH раствора. Для наиболее полного выделения РЗМ в качестве модельных использовались водные растворы нитратов эрбия (III) с концентрацией 0,001 моль/л; в качестве ПАВ - додецилсульфат натрия, концентрация которого соответствовала стехиометрии реакции. Данные по коэффициенту распределения в исследуемых растворах представлены в Таблице 1.
Способ извлечения ионов эрбия методом флотации проводят во флотационной машине механического типа. В растворе ионы РЗМ образуют с ПАВ прочные комплексы, которые вследствие гидрофобности алкильных радикалов переходят в пенную фазу. На чертеже представлена зависимость коэффициентов распределения ионов эрбия от pH растворов. Из графика видно, что оптимальное значение pH, при котором ионы эрбия извлекаются из раствора=6,4. Извлечение РЗМ достигает 99,9%. Например: Процесс ионной флотации осуществлялся в высокопроизводительном аппарате - лабораторной флотационной машине механического типа 137 В-ФЛ, с объемом камеры 1,0 дм3, требующей небольшой объем производственных площадей. 200 мл раствора, содержащего РЗМ и стехиометрическое количество додецилсульфата натрия, флотировали. Полученный раствор (пенный продукт) и раствор, оставшийся в кювете после проведения флотации (камерный остаток), анализировали на содержание редкоземельного элемента.
В Таблице 1 представлены экспериментальные данные по флотации ионов эрбия из растворов его солей с применением додецилсульфата натрия. Отчетливо видно, что при pH 6,4 достигается максимальное извлечение катионов эрбия.
| Таблица 1 | |||
| K распределения ионов эрбия при различных значениях pH растворов | |||
| pH | [Er+3] в камерном остатке, 104·моль/л | [Er+3] в пене, 104·моль/л | Краспред. |
| 1,76 | 3,902 | 18,44 | 4,73 |
| 3,06 | 1,991 | 8,72 | 4,38 |
| 3,49 | 1,744 | 6,93 | 3,97 |
| 4,24 | 1,798 | 6,48 | 3,63 |
| 5,20 | 1,699 | 13,33 | 7,78 |
| 5,35 | 1,744 | 11,62 | 6,67 |
| 6,19 | 0,796 | 9,50 | 11,94 |
| 6,43 | 0,020 | 11,40 | 566,67 |
| 6,52 | 0,018 | 10,84 | 606,25 |
| 7,30 | 0,011 | 7,04 | 630,00 |
| 8,40 | 0,019 | 12,40 | 693,75 |
| 9,27 | 0,019 | 12,52 | 700,00 |
Способ извлечения ионов эрбия из раствора, включающий ионную флотацию с использованием в качестве собирателя додецилсульфат натрия в концентрации, соответствующей стехиометрической реакции:
Me+3+3DS-=Me[DS-]3,
где Me+3 - катион металла, DS- - додецилсульфат-ион, отличающийся тем, что в качестве извлекаемых ионов используют соли эрбия, при этом для максимального извлечения эрбия ионную флотацию осуществляют при рН 6,4.
