Способ извлечения катионов гольмия (iii) из нитратных растворов

Изобретение относится к способу получения чистого гольмия или его оксидов из бедного или техногенного сырья с помощью метода ионной флотации. Способ извлечения катионов гольмия (III) из нитратных растворов включает ионную флотацию с использованием в качестве собирателя ПАВ анионного типа. В качестве собирателя используют додецилсульфат натрия в концентрации, соответствующей стехиометрии реакции: Ho⁺³+3C₁₂H₂₅OSO₃Na=Ho[C₁₂H₂₅OSO₃]₃+3Na⁺, где Но⁺³ - катион гольмия, C₁₂H₂₅OSO₃Na - додецилсульфат натрия. При этом ионную флотацию осуществляют при рН 6,6-7,4, что позволяет достигнуть 90% извлечения гольмия из водных растворов его солей. Техническим результатом является увеличение степени извлечения гольмия. 1 ил., 1 табл., 1 пр.

 

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 ионов железа (III) методом ионной флотации, где в качестве поверхностно-активного вещества использовали жирнокислотные собиратели в форме труднорастворимых мыл (Скрылев Л.Д., Скрылева Т.Л., Сазонова В.Ф. Влияние рН среды на процесс флотационного выделения ионов железа (III), собранных с помощью жирнокислотных собирателей в форме труднорастворимых мыл // Известия ВУЗов. Горный журнал, №9, 1995, с.140-142). Концентрация собирателей равняется 0,7 М. Максимальное извлечение катионов железа концентрацией 50 мг/л каприлатом калия наблюдается при рН 4, капринатом и лауратом калия при рН 5.

Недостатком способа является узкий интервал значений рН 1÷5, при котором наблюдается устойчивость кислых и средних мыл железа (III).

Известен способ флотационного извлечения соединений хрома (VI), в котором в качестве собирателя использовали катионное поверхностно-активное вещество триалкилгидразиний хлорид, выступающий как пенообразователь и флокулянт (Зубарева Г.И., Насртдинова Т.Ю. Флотационное извлечение соединения хрома (VI) из водного раствора // Известия ВУЗов. Цветная металлургия, №6, 2000, с.7-9). Наиболее эффективно флотация протекает при рН 0-4.

Недостатком способа является недостаточно полное извлечение ионов металла из раствора.

Известен способ извлечения катионов урана (VI) с помощью ионной флотации из разбавленных водных растворов с применением в качестве собирателей-гидрофобизаторов поверхности децил-, додецил-, тетрадецил- и гексадецилпиридиния (Скрылев Л.Д., Менчук В.В., Солдаткина Л.М. Флотационное выделение урана (VI) в форме гидроксида уранила из разбавленных водных растворов // Известия ВУЗов. Цветная металлургия, №2, 2000, с.7-10). Необходимое время проведения флотации составляет 20 мин при соотношении собиратель : металл, равном 0,05-1,2:1.

Недостатком способа является недостаточно полное выделение катионов металла из раствора с применением собирателей различного типа.

Известен способ извлечения редкоземельных элементов из водных растворов (Патент RU №2082673, опубл. 27.06.1997), принятый за прототип. Способ включает введение в исходный раствор фосфорорганического реагента-собирателя, в качестве которого используют диалкилфосфорные кислоты, содержащие в алкильной цепи 7-14 атомов углерода. Процесс ведут из растворов при рН 0,4-4 и температуре не более 100°С.

Недостатком способа является недостаточно полное извлечение катионов гольмия из водных растворов.

Техническим результатом изобретения является увеличение степени извлечения катионов гольмия (III).

Технический результат достигается тем, что в способе извлечения катионов гольмия (III) из нитратных растворов, включающем ионную флотацию с использованием в качестве собирателя ПАВ анионного типа, в качестве собирателя используют додецилсульфат натрия в количественном соотношении металл : ПАВ, соответствующем стехиометрии реакции:

где Но⁺³ - катион гольмия, C₁₂H₂₅OSO₃Na - додецилсульфат натрия, при этом процесс ионной флотации осуществляют при рН 6,6-7,4.

Использование в качестве собирателя ПАВ анионного типа додецилсульфата натрия обеспечивает увеличение степени извлечения катионов гольмия (III) при ионной флотации, уменьшение затрат используемого собирателя. Додецилсульфат натрия сочетает в себе свойства как собирателя, так и вспенивателя, легко регенерируется. В растворе катионы гольмия (III) образуют с додецилсульфатом натрия прочные комплексы, которые вследствие гидрофобности алкильных радикалов пузырьками воздуха переносятся в пенную фазу.

Концентрация додецилсульфата натрия, соответствующая стехиометрии реакции:

где Но⁺³ - катион гольмия, C₁₂H₂₅OSO₃Na - додецилсульфат натрия, позволяет увеличить степень извлечения гольмия при ионной флотации и уменьшить затраты додецилсульфата натрия. Параметром извлечения катионов гольмия (III) является коэффициент распределения К_р. Величину К_р извлекаемого иона между водной и органической фазами рассчитывали по отношению концентрации [Но⁺³] в пене к концентрации [Но⁺³] в камерном остатке соответственно формуле: K=[Ho⁺³]_org/[Ho⁺³]_aq.

Экспериментально установлено, что величина коэффициента распределения катионов гольмия (III) между водной и органической фазами зависит от рН раствора. Осуществление ионной флотации при рН 6,6-7,4 также обеспечивает увеличение степени извлечения гольмия до 90% и уменьшение затрат додецилсульфата натрия.

Способ поясняется примером. Процесс ионной флотации осуществляют в лабораторной флотационной машине механического типа 137 В-ФЛ, с объемом камеры 1,0 л, диаметром импеллера 55 мм и скоростью засасывания воздуха не менее 0,05 л/с. Для наиболее полного выделения катионов гольмия (III) в качестве модельного процесса использовали 200 мл водного раствора нитрата гольмия (III) с концентрацией 0,001 моль/л. В качестве ПАВ использовали додецилсульфат натрия, концентрация которого соответствовала стехиометрии реакции. Пенный продукт, полученный разрушением пены 1 М серной кислотой, и раствор, оставшийся в кювете после проведения процесса флотации (камерный остаток), анализировали на содержание катионов гольмия (III). На Фиг.1 представлена зависимость коэффициентов распределения катионов гольмия (III) от рН водной фазы растворов солей. В таблице представлены экспериментальные данные по флотации катионов гольмия (III) из растворов его солей с применением додецилсульфата натрия. Эксперимент показал, что при значении рН 7,0 извлечение катионов гольмия (III) из нитратного раствора достигает 90%.

Способ извлечения катионов гольмия (III) из нитратных растворов, включающий ионную флотацию с использованием в качестве собирателя ПАВ анионного типа, отличающийся тем, что в качестве собирателя используют додецилсульфат натрия в концентрации, соответствующей стехиометрии реакции:
Ho⁺³+3C₁₂H₂₅OSO₃Na=Ho[C₁₂H₂₅OSO₃]₃+3Na⁺,
где Но⁺³ - катион гольмия;
C₁₂H₂₅OSO₃Na - додецилсульфат натрия,
при этом ионную флотацию осуществляют при рН 6,6-7,4.