Способ извлечения скандия из хлоридных растворов



Способ извлечения скандия из хлоридных растворов
Способ извлечения скандия из хлоридных растворов
Способ извлечения скандия из хлоридных растворов
Способ извлечения скандия из хлоридных растворов
Способ извлечения скандия из хлоридных растворов

 


Владельцы патента RU 2590550:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии и химической технологии Сибирского отделения Российской академии наук (ИХХТ СО РАН) (RU)

Изобретение может быть использовано в гидрометаллургии редких металлов и предназначено для извлечения скандия из хлоридных растворов. Для осуществления способа в качестве экстрагента скандия используют смесь трибутилфосфата с элементным йодом, взятым в количестве 12,5-76 г/л, реэкстрагируют металл водой. Извлечение хлоридных солей скандия достигается за счет образования гидрофобных комплексных анионов, входящих в состав экстрагируемых соединений. Специфика взаимодействия хлоридов скандия с элементным йодом обеспечивает высокую селективность извлечения скандия из хлоридных растворов сложного состава при низких реагентных затратах. В этом процессе элементный йод постоянно находится в органической фазе и его потери с водными растворами незначительны. Способ обеспечивает упрощение процесса извлечения и очистки скандия и снижение расхода реагентов. 1 з.п. ф-лы, 4 табл., 5 пр.

 

Предлагаемое изобретение относится к гидрометаллургии редких металлов и предназначено для извлечения и очистки скандия из хлоридных растворов.

Скандий относится к редким и рассеянным элементам, не имеющим собственных руд. Он сопутствует в небольших количествах другим цветным и редким металлам. Для его извлечения нередко используют солянокислое выщелачивание. В этом случае в раствор переходят наряду со скандием большие количества других металлов. Малые концентрации скандия на фоне высоких содержаний других металлов существенно затрудняют извлечение и очистку этого ценного металла, обусловливают большие реагентные затраты на технологический процесс. В этой связи, задачей данного изобретения является разработка высокоселективного экстрагента для извлечения скандия из хлоридных растворов и последующей очистки.

Известны различные способы извлечения скандия из растворов.

Большой глубины извлечения можно достичь экстракцией скандия ди(2-этилгексил)фосфорной кислотой [Фаворская Л.В., Кошулъко Л.П., Преснецова B.А. / Технология минерального сырья. - Алма-Ата: Каз. ИМС, 1975. - Вып. 2. - C. 67-72], в том числе, используя этот реагент в составе ТВЭКС-ов [Патент RU 2417267. Способ извлечения скандия из скандийсодержащих растворов, твердый экстрагент (ТВЭКС) для его извлечения и способ получения ТВЭКСа]. Однако, наряду со скандием эффективно извлекается большое количество других элементов. Кроме того, реэкстракция металла значительно затруднена и требует использования дорогостоящей плавиковой кислоты или водорастворимых фторидов.

Хорошо известен способ извлечения скандия трибутилфосфатом, изложенный в ряде работ [Коровин С.С. Глубокое Ю.М. Петров К.И. и др. Взаимодействие хлоридов металлов с фосфорорганическими соединениями. В кн. Химия процессов экстракции. М. Наука, 1972, с. 162 171; Фаворская Л.В., Преснецова В.А., Вайнбергер Г.Н. и др. / Технология минерального сырья. - Алма-Ата: Каз. ИМС, 1972. - Вып. 2. - С. 173-177. и др.]. Недостатком данного процесса являются невысокие коэффициенты распределения скандия и, как следствие, необходимость применения очень высоких концентраций высаливателей для повышения глубины извлечения, а также больших объемов органической фазы по отношению к водной.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является технологический процесс, предложенный Самойловым Ю.М. и Исуповым В.П. [Патент RU 2081831, Способ извлечения скандия из растворов хлорида алюминия]. Авторы работы для повышения глубины (эффективности) извлечения скандия предлагают использовать трибутилфосфат в присутствии HFeCl4 (железо - 30 г/л), с добавкой карбоновой кислоты (10 об.). При этом также хорошо экстрагируется литий, если он присутствует в исходном растворе.

Недостатком способа является проблема сохранения в экстракционной системе HFeCl4. Эта комплексная кислота разрушается в нейтральных (слабокислых средах) и перераспределяется между водной и органической фазах, что усложняет проведение процесса и делает невозможным проведение реэкстракции скандия водой без практически полного уноса хлоридов железа с реэкстрактом.

Задачами заявляемого изобретения является упрощение процесса извлечения и очистки скандия при экстракции металла из хлоридных сред и снижение расхода реагентов.

Технический результат достигается тем, что в качестве экстрагента скандия из хлоридных растворов используют смесь трибутилфосфата с элементным йодом. Повышение извлечения хлоридных солей металлов достигается за счет образования гидрофобных комплексных анионов [ClI2]-, входящих в состав экстрагируемых соединений. Специфика взаимодействия хлоридов металлов с элементным йодом обеспечивает высокую селективность процесса для хлорида скандия, экстракция которого в этой системе описывается межфазной реакцией (1).

Поскольку в органическую фазу извлекается нейтральная соль (хлорид скандия), извлечение скандия увеличивается с ростом концентрации хлоридов слабо экстрагируемых металлов. В отсутствии высаливателя, реэкстракция хлорида скандия может быть осуществлена водой. В совокупности эти факторы обеспечивают возможности глубокого извлечения скандия из хлоридных растворов сложного состава при низких реагентных затратах. В этом процессе элементный йод постоянно находится в органической фазе и его потери с водными растворами незначительны.

Разрабатываемый способ подтвержден примерами.

Пример 1. Хлоридный раствор, содержащий 2,52 г/л скандия и 3,9 моль/л хлорида натрия, контактируют с 80% растворами трибутилфосфата в керосине с добавками элементного йода в количестве 12,5-76 г/л при различных концентрациях и равных соотношениях объемов фаз (о:в=1:1). После разделения фаз водной и органической растворы анализируют на содержание скандия. Результаты приведены в таблице 1.

Полученные данные показывают, что добавки в органическую фазу элементного йода приводят к росту коэффициентов распределения скандия по сравнению с трибутилфосфатом без йода более чем на 3 порядка.

Пример 2. Скандий содержащие водные растворы при различных концентрациях хлорид-иона (хлорида магния) контактируют с 80% раствором трибутилфосфата в керосине с добавкой 50 г/л элементного йода (0,2 моль/л) при о:в=1:1 и оценивают данные распределения скандия. Результаты эксперимента приведены в таблице 2.

Приведенные данные свидетельствуют, что хлорид-ион является эффективным высаливателем скандия.

Пример 3. Хлоридный раствор, содержащий приблизительно по 0,001 моль/л хлоридов различных элементов и 4,5 моль/л хлорида аммония, контактируют с 80% раствором трибутилфосфата в керосине с добавкой 76 г/л элементного йода (0,3 моль/л) при о:в=1:1. Затем оценивают межфазное распределение элементов. Результаты эксперимента в виде коэффициентов распределения металлов (CMn+(о)/CMn+(в)) и коэффициентов разделения скандий/металл (βSc3+/Mn+=DSc3+/DMn+) приведены в таблице 3.

По данным таблицы 3 видно, что лучше скандия экстрагируется лишь железо(3+). Однако предварительное восстановление катионов железа(3+) до железа(2+) устраняет мешающее влияние этого металла при экстракции скандия из железосодержащих растворов.

Пример 4. Хлоридный раствор, содержащий 2,52 г/л скандия и 6 г-экв/л хлорид-иона (высаливатель- хлорид магния), контактируют с 80% раствором трибутилфосфата в керосине с добавкой 50 г/л элементного йода при о:в = 1:1, затем экстракт (органическую фазу) отделяют и обрабатывают водой также при равных отношениях объемов фаз. Затем реэкстрагируют металл водой. По данным анализа концентрация скандия в органической фазе после экстракции составила 0,25 г/л, а после реэкстракции водой - около 0,02 г/л. Таким образом, глубина реэкстракции металла водой составила более 92% за 1 контакт.

Пример 5. Хлоридный раствор, содержащий 0,45 г/л скандия и 7 г-экв/л хлорид-иона (высаливатель- хлорид магния), контактируют с растворами трибутилфосфата в керосине с различными концентрациями в присутствии 25 г/л элементного йода, затем экстракт (органическую фазу) отделяют и обрабатывают водой также при равных отношениях объемов фаз. После разделения фаз водной и органической растворы анализируют на содержание скандия. Результаты приведены в таблице 4.

Приведенные выше примеры показывают, что добавление в органические растворы трибутилфосфата элементного йода в количестве 12,5-76 г/л повышает коэффициенты распределения скандия более чем на 3 порядка (пример 1). Причем этот эффект особенно заметен для хлорида скандия, что обеспечивает ему наиболее высокие коэффициенты распределения и селективность (пример 3). Исключение составляет хлорид железа(3+). Для устранения мешающего влияния железа при экстракции скандия из железосодержащих растворов катионы железа(3+) предварительно восстанавливают до железа(2+) (пример 3). Глубокое извлечение хлорида скандия из водных растворов достигается при концентрациях хлорид-иона выше 4 г-экв/л (пример 2). Реэкстрагируют металл водой (пример 4). Величина коэффициентов распределения скандия сохраняется высокой, вплоть до низких содержаний) трибутилфосфата в органической фазе (пример 5).

1. Способ извлечения скандия экстракцией из хлоридных растворов с использованием трибутилфосфата в качестве компонента органической фазы, отличающийся тем, что процесс проводят смесями трибутилфосфата с элементным йодом, взятом в количестве 12,5-76 г/л, а реэкстрагируют металл водой.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при экстракции скандия из железосодержащих растворов катионы железа(3+) предварительно восстанавливают до железа(2+).



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области водоснабжения, а именно к установкам водоподготовки подземных вод, в частности для источников высокоцветной и высокомутной воды, и может быть использовано в системах водоснабжения баз отдыха, коттеджных поселков, садоводческих товариществ и иных потребителей воды питьевого качества.

Изобретение может быть использовано в области промышленной экологии для очистки сточных вод от токсичных соединений тяжелых металлов. Сущность предложенного технического решения заключается в применении поли (3-оксапентилендисульфида) формулы (-CH2CH2OCH2CH2SS-)n с молекулярной массой 800-2000 ед.

Изобретение относится к получению сорбентов. Проводят химическую обработку размолотого сырья, выбранного из персиковой, и/или абрикосовой, и/или сливовой косточек, следующего гранулометрического состава (в %): до 0,35 мм 10 от 0,36 до 0,55 мм 55 от 0,56 до 0,75 мм 25 от 0,76 до 1, 25 мм 10 Вначале сырье обрабатывают смесью следующих растворов: 0,5% NH4OH, 0,5% NaOH, 0,5% ЭДТА - натрия, взятых в соотношении 1:1:1, обработку проводят в автоклаве при гидромодуле 1:8, температуре 140-150°C и времени обработки 4-5 часов.

Изобретение может быть использовано для очистки концентрированных сточных вод с трудноокисляемыми органическими примесями и токсичными соединениями. Способ очистки дренажных вод полигонов твердых бытовых отходов включает стадии: электрохимической очистки 4 с выделением на аноде активного хлора, двухступенчатой фильтрации и обратноосмотического разделения.

Изобретение относится к устройствам для получения дистиллята и может быть использовано для выпаривания морской воды. Установка термической дистилляции содержит систему подвода соленой воды 3, испарительную камеру 1, распылитель 2, сепаратор 7 для отделения потока чистого пара от шлама, газодувку 10, компрессор 12, теплообменник-конденсатор 14.
Изобретение относится к технологиям переработки алюмокремниевого сырья с получением алюмокремниевого флокулянта-коагулянта, с получением сухого продукта. Осуществляют обработку нефелинового концентрата ((Na,K)2O·Al2O3·2SiO2) водным раствором серной кислоты, при этом берут 7-11% серную кислоту, производят перемешивание в течение 30-40 минут.

Изобретение относится к устройствам для доочистки водопроводной, артезианской, колодезной и другой условно питьевой воды. Устройство включает расположенные последовательно в одном продольном сосуде зону замораживания воды с кольцевой морозильной камерой, зону вытеснения примесей из фронта льда и концентрации примесей в виде рассола, зону перехода воды из твердого состояния в жидкое с кольцевым нагревательным элементом, раздельные патрубки для вывода примесей в виде рассола и талой питьевой воды, расположенные в нижней части сосуда, приводное устройство перемещения стержня замороженной воды, а также разобщающее устройство в виде трубы с кольцевой режущей частью.

Изобретение относится к технологии очистки сточных вод от ионов металлов сорбцией. Способ очистки сточных вод включает обработку воды напрягающим цементом, перемешивание и отделение осадка.

Изобретение может быть использовано для очистки природных и сточных вод промышленных предприятий от сероводорода, ионов сульфидов и гидросульфидов. Способ включает обработку исходной воды соединениями железа с последующей их регенерацией кислотой.

Изобретение относится к вариантам способа обработки исходного потока, включающего углеводородную жидкость и жидкость на водной основе. Один из вариантов включает: введение исходного потока во впуск резервуара, содержащего композитную среду, состоящую из однофазных частиц однородной формы, причем каждая частица включает смесь материала на основе целлюлозы и полимера; и контакт исходного потока с композитной средой для получения обработанного потока, причем обработанный поток содержит заданную целевую концентрацию углеводородной жидкости.

Изобретение относится к технологии получения нанопорошка иттрий-алюминиевого граната, который используют в качестве исходного порошка оксидной керамики, в диспергированном состоянии в качестве наполнителя или пигмента или в качестве исходного порошка для получения монокристалла или покрытия, нанесенного методом пламенного распыления.

Изобретение относится к новым комплексам лантанидов с основаниями Шиффа, проявляющим люминесцентные свойства. Предлагаются комплексы лантанидов с (2-(тозиламино)бензилиден- N- алкил(арил)аминами формулы LnpXmLk, где где R = Н, алкил, замещенный алкил, арил, замещенный арил, амин или замещенный амин; Х = Cl, NO3 - ; Ln - лантаниды, кроме прометия и церия; р = 1 или 2; k - целое число от 1 до 3·р; m - целое число от 0 до 3·р; (m+k)= 3·р, проявляющие люминесцентные свойства.

Изобретение относится к способу получения органических электролюминесцентных материалов на основе координационных соединений европия для последующего использования в технологии органических светоизлучающих диодов и устройств (ОСИД или OLED).
Изобретение относится к технологии выделения редкоземельных элементов (РЗЭ) из природных фосфорсодержащих концентратов. Монацитовый концентрат обрабатывают при нагревании серной кислотой c получением спека, содержащего сульфаты редкоземельных элементов.
Изобретение относится к способу получения нитрата церия(IV) электрохимическим окислением нитрата церия(III) в анодной камере электролизера, содержащей раствор с начальной концентрацией нитрата церия(III) 100-130 г/л и начальной концентрацией свободной азотной кислоты в анолите и в католите 8-12 г/л, при плотности тока на платинированном ниобиевом аноде 1-3 А/дм2.

Изобретение относится к технологии получения соединений сложных оксидов со структурой граната, которые могут быть использованы для изготовления активных элементов твердотельных лазеров ближнего и среднего ИК-диапазонов, для разработки сцинтилляторов и люминофоров, а также в производстве термостойкой керамики.
Изобретение относится к синтезу гептатанталатов европия EuTa7O19 или тербия TbTa7O19, которые могут быть использованы в качестве рентгеноконтрастных веществ, люминофоров, покрытий рентгеновских экранов, оптоматериалов, материалов для электроники.

Изобретение относится к получению нанокристаллического магнитного порошка допированного ортоферрита иттрия. Исходный раствор, содержащий нитрат железа Fe(NO3)3, нитрат иттрия Y(NO3)3 и в качестве допанта нитрат бария Ва(NO3)2, кипятят в течение 5 мин.

Изобретение относится к люминесцирующим растворимым соединениям двухвалентных лантанидов, находящих широкое применение в различных отраслях промышленности и науки.

Изобретение может быть использовано при изготовлении сырья для горячего прессования фторидной лазерной керамики. Способ получения порошка фторида стронция, активированного фторидом неодима, включает взаимодействие раствора фторида аммония с раствором, содержащим нитрат стронция и нитрат неодима.
Изобретение относится к области экологической аналитической химии. Способ включает отбор проб массой 2-4 г, их сушку, измельчение и двухкратную экстракцию целевых компонентов дихлорметаном при воздействии на пробу ультразвуковых колебаний, фильтрование объединенного экстракта и упаривание досуха при давлении не выше 0,1 мм рт.ст.
Наверх