Способ извлечения скандия из хлоридных растворов

Изобретение относится к гидрометаллургии редких металлов. Извлечение скандия из хлоридных растворов сорбцией проводят на твердом экстрагенте (ТВЭКС) на основе гранул полимера, пропитанного фосфорорганическим экстрагентом. В качестве ТВЭКС используют гранулы сшитого полистирола, пропитанного трибутилфосфатом и элементным йодом, взятым в количестве 2,5-25,0 мас. %. Десорбцию скандия проводят водой. При сорбции скандия из железосодержащих растворов катионы железа (3+) предварительно восстанавливают до железа (2+). Изобретение позволяет упростить процесс извлечения скандия из растворов и пульп с использованием ТВЭКС и снизить реагентные затраты за счет использования при десорбции скандия воды вместо растворов фтористоводородной кислоты. 1 з.п. ф-лы, 4 табл., 6 пр.

 

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. Ввиду низких содержаний скандия в природном и техногенном сырье его извлечение и очистка представляют собой сложную задачу. Одной из важных технологических проблем является разработка процессов селективного извлечения скандия из растворов солянокислого выщелачивания сложного состава, в том числе из пульп.

Малые концентрации скандия на фоне высоких содержаний других металлов, нередко присутствие взвесей твердых частиц существенно затрудняют извлечение и очистку этого ценного металла, обуславливают сложность процесса и большие реагентные затраты на технологический процесс. В этой связи разработка простого, эффективного твердого экстрагента (ТВЭКС) для селективного извлечения скандия из хлоридных растворов и пульп является актуальной.

Известны различные способы извлечения скандия из растворов.

Известен способ экстракционного 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 Т.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, а также невозможность применения метода для извлечения скандия из пульп.

Для повышения глубины экстракционного извлечения скандия Самойловым Ю.М. и Исуповым В.П. [Патент RU 2081831, Способ извлечения скандия из растворов хлорида алюминия] предложено использовать трибутилфосфат в присутствии HFeCl4 (железо -30 г/л), с добавкой карбоновой кислоты (10 об.).

Недостатком способа является проблема сохранения в экстракционной системе HFeCl4. Эта комплексная кислота разрушается в нейтральных (слабокислых средах) и перераспределяется между водной и органической фазами, что усложняет проведение процесса и делает невозможным проведение реэкстракции скандия водой без практически полного уноса хлоридов железа с реэкстрактом. Кроме того, так же как и в предыдущем случае, данный способ проблематично использовать для извлечения скандия из растворов, содержащих твердые осадки.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому технологическому процессу является способ извлечения скандия из растворов твердым экстрагентом (ТВЭКСом) на основе ди(2-этилгексил)фосфорной кислоты [Патент RU 2417267. Способ извлечения скандия из скандий-содержащих растворов, твердый экстрагент (ТВЭКС) для его извлечения и способ получения ТВЭКС]. Этот способ позволяет эффективно извлекать скандий при относительно низких потерях экстрагента, что обусловлено удерживанием экстрагента в полимерной матрице ТВЭКСа. Соответственно, способ можно использовать также для извлечения скандия из растворов, содержащих взвеси (пульп).

Недостатком процесса является сложность процесса из-за проблемы десорбции (реэкстракции) скандия, которая достигается обработкой ТВЭКСа раствором сильно токсичной фтористоводородной кислоты с выделением фторида скандия. Перевод фторида скандия в другие соединения, если это необходимо, затруднен из-за его низкой растворимости в воде.

Задачей заявляемого изобретения является упрощение процесса извлечения скандия из растворов и пульп и снижение расхода реагентов.

Техническим результатом изобретения является упрощение процесса извлечения скандия из растворов и пульп с использованием ТВЭКС и снижение реагентных затрат за счет использования при десорбции (реэкстракции) скандия воды вместо растворов фтористоводородной кислоты.

Технический результат достигается тем, что в способе извлечения скандия из хлоридных растворов сорбцией на твердом экстрагенте (ТВЭКС) на основе гранул полимера, пропитанного фосфорорганическим экстрагентом, согласно изобретению в качестве ТВЭКС используют гранулы сшитого полистирола, пропитанного трибутилфосфатом и элементным йодом, взятым в количестве 2,5-25,0 мас. %, а десорбируют металл водой. Кроме того, при сорбции скандия из железосодержащих растворов катионы железа(3+) предварительно восстанавливают до железа(2+).

Повышение извлечения хлоридных солей металлов при использовании разработанного ТВЭКСа достигается за счет образования гидрофобных комплексных анионов [ClI2]-, входящих в состав извлекаемых соединений. Специфика взаимодействия хлоридов металлов с элементным йодом обеспечивает высокую селективность процесса для хлорида скандия, извлечение которого в этой системе описывается межфазной реакцией (1).

Поскольку в фазу ТВЭКС переходит нейтральная соль (хлорид скандия), то извлечение скандия увеличивается с ростом концентрации хлоридов других металлов, которые слабо извлекаются в этом процессе. Соответственно, десорбция хлорида скандия может быть осуществлена водой. Использование воды при десорбции позволяет устранить операции приготовления десорбирующего раствора, обезвреживания фторидных растворов после выделения фторида скандия, другие операции, связанные с переводом малорастворимого фторида скандия в его растворимые соединения.

В совокупности эти факторы обеспечивают возможности глубокого извлечения скандия из хлоридных растворов сложного состава при низких реагентных затратах. Кроме того, отсутствие органической эмульсии при извлечении снижает потери трибутилфосфата и йода и позволяет использовать процесс для извлечения скандия из пульп.

Разрабатываемый способ подтвержден примерами.

Пример 1. Хлоридный раствор, содержащий 0,45 г/л скандия и 3,5 моль/л хлорида магния, контактируют с ТВЭКС на основе гранул сшитого полистирола, пропитанного трибутилфосфатом с добавками различных количеств элементного йода. После сорбции водные растворы анализируют на содержание скандия. Условия сорбции: соотношении объемов фаз - Т : Ж = 1 : 10; время сорбции - 1 час.

Результаты эксперимента приведены в таблице 1.

Полученные данные показывают, что добавки к ТВЭКС на основе сшитого полистирола и трибутилфосфата приводят к значительному росту извлечения скандия из хлоридного раствора по сравнению с сорбентом без йода.

Пример 2. Хлоридный скандий-содержащий водный раствор контактируют с ТВЭКСом на основе гранул сшитого полистирола, пропитанного трибутилфосфатом с добавкой элементного йода в течение различного времени. Затем определяют содержание скандия в водных растворах. Условия сорбции: состав исходного водного раствора: содержание скандия - 0,45 г/л; содержание хлорида магния - 3,5 моль/л; содержание элементного йода в ТВЭКС - 10%; отношение Т : Ж = 1 : 10.

Результаты эксперимента приведены в таблице 2.

По полученным данным скорость сорбционного извлечения хлорида скандия разработанным ТВЭКС высока и процесс завершается за 15-30 мин.

Пример 3. ТВЭКС на основе гранул сшитого полистирола, трибутилфосфата и элементного йода контактируют с водными растворами, содержащими 0,45 г/л скандия при различных концентрациях высаливателя (хлорида магния). Условия сорбции: содержание элементного йода в ТВЭКС-10%; отношение Т : Ж = 1 : 10; время сорбции - 1 час.

Результаты эксперимента приведены в таблице 3

Приведенные данные свидетельствуют, что хлорид-ион является эффективным высаливателем скандия, что позволяет извлекать металл с высокими коэффициентами распределения (от 10 до 900 и более) при концентрации хлорид-иона выше 4 г-экв/л.

Пример 4. Раствор, содержащий приблизительно по 0,001 моль/л хлоридов различных элементов и 6 моль/л хлорида аммония, контактируют с ТВЭКС на основе гранул сшитого полистирола, трибутилфосфата и элементного йода. Условия сорбции: содержание элементного йода в ТВЭКС-10%; отношение Т : Ж = 1 : 10; время сорбции - 1 час.

Результаты эксперимента (извлечение металлов и коэффициенты разделения скандий/металл - ) приведены в таблице 4.

Пример 5. Пульпу после солянокислого выщелачивания золошлаковых отходов от сжигания скандий-содержащих углей контактируют с ТВЭКС на основе гранул сшитого полистирола, трибутилфосфата и элементного йода, затем отделяют сорбент (ТВЭКС) пропусканием пульпы через сито и определяют степень извлечения скандия. Условия процесса:

- состав раствора: кальций - 42 г/л; магний - 12 г/л; алюминий - 15 г/л; железо - 8 г/л; скандий - 12 мг/л

- содержание твердого (алюмосиликатов) в пульпе - 110 г/л;

- содержание элементного йода в ТВЭКС - 10%;

- отношение nТВЭКС : Vпульпы = 1:10;

- время сорбции - 1 час.

После сорбции содержание скандия в растворе составило 1,1 мг/л, извлечение металла - 91%.

Пример 6. ТВЭКС на основе гранул сшитого полистирола, трибутилфосфата и элементного йода (10%) насыщают хлоридом скандия, как в примере 2, сорбент отделяют от раствора и обрабатывают водой в соотношении Т : Ж = 1 : 10, десорбат анализируют на содержание скандия.

По данным анализа содержание скандия в фазе насыщенного сорбента составило 4,4 г/кг, а после десорбции водой - около 0,2 г/кг. Таким образом, глубина десорбции скандия водой составила за 1 контакт более 95%.

Приведенные выше примеры показывают, что ТВЭКС на основе гранул сшитого полистирола, трибутилфосфата и элементного йода является эффективным сорбентом скандия из хлоридных растворов и пульп. Добавление элементного йода повышает коэффициенты распределения скандия на несколько порядков по отношению к ТВЭКС без йода (пример 1). Высокие коэффициенты распределения скандия наблюдаются при концентрациях хлорид-иона выше 4 г-экв/л (пример 2), а десорбция его из фазы ТВЭКС осуществляется водой (пример 6). Предлагаемые ТВЭКС селективно извлекают хлорида скандия (пример 4). Мешающее влияние железа при сорбции может быть устранено предварительным переводом его в двухвалентное состояние (пример 4).

1. Способ извлечения скандия из хлоридных растворов сорбцией на твердом экстрагенте (ТВЭКС) на основе гранул полимера, пропитанного фосфорорганическим экстрагентом, отличающийся тем, что в качестве ТВЭКС используют гранулы сшитого полистирола, пропитанного трибутилфосфатом и элементным йодом, взятым в количестве 2,5-25,0 мас. %, а десорбируют металл водой.

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



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области извлечения веществ органическими экстрагентами из водных растворов, в частности к получению редкоземельных металлов (РЗМ) из бедного или техногенного сырья с помощью экстракции.

Изобретения относятся к переработке отработавшего ядерного топлива АЭС. Предложена экстракционная смесь для извлечения ТПЭ и РЗЭ из высокоактивного рафината переработки ОЯТ АЭС, содержащая фосфорорганический экстрагент в полярном разбавителе.

Изобретение относится к способам извлечения металлов из кислотных водных растворов, полученных из различных источников материалов при помощи экстракции растворителями.
Изобретение относится к переработке концентрата РЗМ с выделением из него церия методом электроокисления, а именно к способу электрохимического окисления церия (III) в нитратных растворах при переработке концентратов редкоземельных металлов (РЗМ), с последующей экстракцией или осаждением карбоната или оксалата церия.
Изобретение относится к способу селективного извлечения иттрия и европия из продуктов переработки отходов люминофоров. Способ включает растворение исходного продукта, взятого в виде плава хлоридов, в дистиллированной воде.

Изобретение относится к металлургии цветных металлов, а именно к технологии извлечения скандия из техногенных и продуктивных скандийсодержащих растворов, образующихся после извлечения урана.

Изобретение относится к устройству многоступенчатой экстракции редкоземельных элементов. Блок экстракции "жидкость-жидкость" включает емкость экстракции/разделения, водную фазу в виде пузырьков вводят из верхнего впуска, находящегося в одной боковой стенке, и органическую фазу в виде пузырьков вводят из нижнего впуска, находящегося в упомянутой боковой стенке.

Изобретения относятся к электролитическому производству редкоземельных металлов. Электролитическая ячейка включает корпус, выполненный с одним или более наклонными каналами на дне корпуса для стекания расплавленных редкоземельных металлов.
Изобретение относится к извлечению редкоземельных металлов и тория из фосфатных руд и концентратов, в частности монацита. Вскрытие монацита проводят фосфорной кислотой при температуре от 300 до 550°С, в течение 1-2 часов.

Изобретение относится к способу извлечения редкоземельных элементов из низкосортных руд, содержащих первый металл, выбранный из группы, содержащей по меньшей мере один металл из железа и алюминия, и второй металл, выбранный из группы, состоящей из по меньшей мере одного из редкоземельных элементов, таких как лантан, церий, празеодим, неодим, прометий, самарий, европий, гадолиний, тербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий, иттербий, лютеций, иттрий и скандий.

Изобретение относится к cпособу извлечения ионов кадмия и цинка из природных и сточных вод. Способ включает сорбцию с использованием сорбента и элюирование сорбированных ионов.

Изобретение относится к гидрометаллургии редких металлов, в частности к способу извлечения рения при переработке технологических и продуктивных растворов, и может быть использовано в технологии получения аммония рениевокислого.

Изобретение относится к области гидрометаллургии благородных металлов. Способ включает контактирование в реакторе пульпы с ионообменным сорбентом при воздействии электрического поля, последующее отделение сорбента от пульпы, его десорбцию и извлечение металлов.
Изобретение относится к способу получения пергидро(1,3,5-дитиазин)-5-ил-метана, являющегося сорбентом при извлечении благородных металлов из растворов. Способ включает взаимодействие формальдегида, сульфида натрия и аминосоединения.

Изобретение относится к гидрометаллургии урана, в частности к способу извлечения и концентрирования урана из разбавленных растворов. Извлечение урана из раствора осуществляют сорбцией.

Изобретение относится к технологии извлечения скандия из продуктивных сернокислых растворов, образующихся при извлечении урана и других металлов методом подземного скважинного выщелачивания.

Изобретение относится к химии и металлургии, конкретно к технологии извлечения скандия из продуктивных растворов, образующихся при переработке урановых руд, при их добыче методом подземного выщелачивания.

Изобретение относится к обработке фосфатного концентрата редкоземельных элементов (РЗЭ), получаемого при комплексной переработке апатита, и может быть использовано в промышленности для получения нерадиоактивного карбонатного или гидроксидного концентрата РЗЭ.

Изобретение относится к технологии извлечения скандия из техногенных и продуктивных скандийсодержащих растворов, образующихся после извлечения урана при его добыче методом подземного выщелачивания.

Изобретение относится к гидрометаллургии редких металлов, в частности к способу извлечения редкоземельных элементов (РЗЭ) из растворов, и может быть использовано в технологии получения концентратов редкоземельных элементов.

Изобретение относится к сложным оксидам, которые могут использоваться в катализаторах очистки выхлопного газа транспортных средств. Предложен кремнийсодержащий сложный оксид церия, состоящий из церия, кремния и кислорода, содержащий 2-20 мас.% кремния в пересчете на SiO2, охарактеризованный способом его получения, имеющий удельную площадь поверхности не менее 40 м2/г, как измерено методом БЭТ с использованием адсорбции газообразного азота после прокаливания при 1000°C в течение 5 ч, и восстанавливаемость, представляющую собой процент трехвалентного церия в сложном оксиде, восстановленном из четырехвалентного церия, не ниже 30%, как рассчитано по измерению температурного программированного восстановления от 50 до 900°C после прокаливания при 1000°C в течение 5 ч.

Изобретение относится к гидрометаллургии редких металлов. Извлечение скандия из хлоридных растворов сорбцией проводят на твердом экстрагенте на основе гранул полимера, пропитанного фосфорорганическим экстрагентом. В качестве ТВЭКС используют гранулы сшитого полистирола, пропитанного трибутилфосфатом и элементным йодом, взятым в количестве 2,5-25,0 мас. . Десорбцию скандия проводят водой. При сорбции скандия из железосодержащих растворов катионы железа предварительно восстанавливают до железа. Изобретение позволяет упростить процесс извлечения скандия из растворов и пульп с использованием ТВЭКС и снизить реагентные затраты за счет использования при десорбции скандия воды вместо растворов фтористоводородной кислоты. 1 з.п. ф-лы, 4 табл., 6 пр.

Наверх