Способ хроматографического выделения скандия

 

Союз Советсиик

Социапистическик

Республик

О Л И С А Н И Е (866416

ИЗОЗРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ($l ) Дополнительное к авт. свид-ву .— (22)Заявлено 07. 12. 79 (2I) 284876) /23-25 (51)М. Кл. с присоеди,пением заявки ¹

6 01 F 17/00

С 22 В 3/00

В Ol 0 15/08

G 01 М 31/08 (53) УДК 543. 544 -. (088. 8) 3Ьвуаврстиивый квмктвт

CeCl ае ааеам взабретенкй в етарыткй (23) Приоритет

Опубликовано 23. 09. 81. бюллетень № 35

Дата опубликования описания 23.09.81 Г

r 1

Ц, ашкин )

Московский ордена Трудового Красного--Внемени---.—.......— институт стапи и сплавов (72) Авторы изобретения

Т.И. Романцева, Г.И. Кахаева, Г.И. Шма

М.А.Коленкова, В.А.Сажина, М.В.Чума, „А

Н.Д.Спевак и А.Ф.Макапкина (71) Заявитель (54) СПОСОБ ХРОМАТОГРАФИЧЕСКОГО ВЬ ЦЕЛЕНИЯ КАНДИЯ

Изобретение относится к области выделения скандия из хлорнокислых растворов методом экстракционной

-.хроматографии при проведении химического анализа природных объектов сложного состава, содержащих цирконий, железо, алюминий, редкоземельные элементы (РЗЭ),титан, хром, кремний, щелочные и щелочноземельные элементы.

Изобретение может быть использо10 вано на металлургических и машиностроительных предприятиях при осуществлении химического контроля редких элементов, а также продуктов обогащения и переработки руд.

Известен способ выделения малых количеств скандия из сложных природных объектов содержащих Fe, Al, Zr, Р33, Т, Сг 21

Способ включает последовательное отделение сопутствующих элементов методами осаждения, экстракции,распределительной хромотографии. Сначала скандий вместе с другими металлат1и отделяют от щелочных, щелочноземель.— ных элементов и магния осаждением аммиаком. Затем действием щелочи отделяют скандий от атмосферных гидро" окисей, например алюминия и хрома.

Осадок иеамфотерных гидроокисей вместе со скаидием растворяют. в соляной кислоте, вводят купферон и экстрагируют хлороформом Fe, Ti, Zr a некоторые другие элементы. Скандий затем концентрируют соосаждением с тартратом иттрия-аммония. При этом достигается отделение от небольшого числа элементов, оставшихся от предыдущих операций. Отделение скандия от а -носителя проводят распределительной хромотографией или экстракцией теноилтрифторацентоном. В конечном растворе количественно определяют скандий фотометрическим методом с ксиленоновым оранжевым Г11

Недостатком способа является применение трудоемких и длительных опе866416

25 раций, а также необходимость строго поддерживаемого условия разделения.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигнутому результату является способ выде5 ления скандия из, природных объектов, содержащих Z r, РЗЭ, Ге, А l, Т i, С r, Си и др., с использованием ионообменной хроматографии. Для последовательного отделения скандия от сопутствующих элементов применяются три ионообменные колонки. Сначала скаидий вместе с другими металлами осаждают аммиаком, отделяя от щелочных и щелочноземельных элементов.

Гидроокиси растворяют в ЗМ НС1 и раствор пропускают через колонку с катионитом Дауэкс 50 W х 8 в Н+ форме со скоростью 0,7 мп/мин. При этом

Al, РЗЭ, Z r. u Sc сорбируются, à C r, Cu, Fe u Tl проходят с элюатом. Скандий элюируют смесью О,ЗМ сульфата аммония и 0,025М серной кислоты В . элюат, содержащий Sc,÷àñòè÷íî переходят Fe и Аl; для очистки от которых используют колонку о анионитом Дауэкс lх8 в сульфатиой форме.

Примеси Fe и А1 удаляют промывкой сорбента определенным объемом смеси О, IM сульфата аммония и 0,025М H SO<, 30

Скандий десорбируют другой порцией того же раствора. Для концентрирования Sc к последнему элюату добавляют

Fe и осаждают Sc u Fe раствором аммиака. Гидроокиси растворяют в 6М НС1 и раствор пропускают через колойку с анионитом Дауэкс Iх8 в Cl форме.

При этом железо удерживается на колонке, а скандий проходит в элюат.

Элюат упаривают и скандий количественно определяют фотометрическим ме- 40 тодом с арсеназо 1 Е2.1

Недостатком способа является низкая селективность выделения Sc èñпользование трех ионообменных колонок, а также больших количеств про- 45 мывных растворов, что обуславливает необходимость дополнительной операции концентрирования скандия перед количественным определением.

Цель изобретения — повьппение се лективности выделения скандия и упро" щение способа.

Поставленная цель достигается тем, ( что в известном способе хроматографического выделения скандия из отход дон циркониевого производства, включающем сорбцию и последующую десорбцию, сорбцию проводят из хлорнокиспого раствора трибутилфосфата, нанесенного на силиконизированный: силикагель, а десорбцию — разбавленной соляной кислотой.

Отделение Sc от Zr,ÐÇÝ, Fe, Аl, Cr, Са и др. проводили в стеклянной колонке диаметром 10 мм и высотой

100 мм, в которую помещали 3,2 г сорбента (2г.силиконизиронанного силикагеля марки КСК и 1,2 мл трибутилфосфата (ТБФ ) . Скорость прохождения растворов составляла 2 мп/мин.

Раствор 5 М по хлорной кислоте,содержащий разделяемые элементы, пропускали через слой сорбента,который, промывали элюирующими растворами: 5 M

НС104 и 0,01-0,5 M HCl.

Как было установлено, поскольку,„, коэффициенты распределения Zr, РЗЭ

Аl, Fe, Сr, Тi, щелочных и щелочноземельных элементов в системе ТБФНС104 (0,5, à Scg 30, последний прочно удерживается сорбентом, в то время как сопутствующие элементы вымываются из колонки небольшими объемами элюата. Разделение проводили а 5М

НС110 . Дпя выделения микроколичеств скандия из раствора, содержащего 5001000-кратные количества 2r РЗВ, Fe,Al, Са и др., требуется около 10 мл > Я

CHION. Для элюирования сорбированного скандия достаточно 10 мл 0,01

0,5 М СН1, Содержание сопутствующих элементов в выделенном концентрате Sc не превы-. шает допустимых значений при количественном определении Sc реагентами арсеноза 1 и ксиленоловым оранжевым.

Пример 1. Технологический солянокислый раствор,. полученный из отходов циркониевого производства, содержащий 0,01-15 мг Sc<0, упаривают до влажных солей, которые растворяют в 10 мп 5М НС104 при нагревании на водяной бане, и пропускают через колонку с сорбентом (2 г силиконизированного силикагеля и 1,2 мл ТБФ), предварительно промытую

10 мл 5М НС104. Сопутствующие скандию 2r, Fe, Al, РЗЭ, Тi, Сr, щелочные и щелочноземельные элементы элюируют IO мл той же кислоты. Скандий смывают с сорбента 10 мл 0,01 M

Нl.ЭхМат со Sc собирают в мерную колбу емкостью 50 мп и проводят количественное определение Sc фотометрическим методом.с ксиленоловым оранжевым по известной методике.

30

Таблица 1

Пр опу ск ани е ЗМ по

HC 1 раствора через катионит Дауэкс

50 W x 8 в Н форме

Сорбируются

Аl,РЗЭ, Zr, Sc. Не сорбируются Сг,Си

Fe, Ti

30

Промывка смесью

О,ЗМ (4Hg)g 504. + 0,25М

Н 504.

Элюат: S c (частично

Аl ) Zr,. Аl, РЗЭ сорбированные

Sс — сорбирован- 20 ный

Пропускание элюата через аммонит Дауэкс

1х8 в 50 форме

)86

Промывка смесью 0,1М Элюат Fe, А1 (NH 4)S04 + 0,025И Н 504 Элюат Sc

130

5 8664

Пример 2. Технологический сернокислый или азотнокислый раствор, полученный иэ отходов циркониевого производства, содержащий 0,0115,0 мг Sc<0, нагревают до 70-80 С, аммиаком осаждают гидроокиси Sc Z r

Fe, Al, P33, Ti, Cr, которые промывают горячей водой для удаления NO>

2- и SO ионов. Осадок растворяют в

10 мл 6М НС10 при нагревании на во- >0 дяной бане и пропускают через колонку с сорбентом (2 г силиконизированного силикагеля и 1,2 мп ТБФ), ранее промытую 10 мл 5М НС10 . Сопутствующие скандию Zr, Те, Al, РЗЭ, Ti, Cr элюируют 10 мп той же кислоты. Скандий элюируют 10 мл 0,5М НС1. Элюат собирают в мерную колбу емкостью 50 мп и проводят количественное определение фотометрическим методом с ксиленоловым оранжевым по известной методике.

Предлагаемый способ отличается, высокой селективностью и позволяет полностью вьщелить скандий (на 99,5X) на очень разбавленных технологических растворах. Благодаря большой емкости по экстрагенту и способности силиконизированного силикагеля прочно удерживать экстрагент, в частности трибутилфосфат, можно использовать колонку небольшого размера и прово16 6 ди ь большое число разделений без замены сорбента.

Предлагаемый способ значительно проще известного, В нем используется только одна ионообменная колонка и двухкратная промывка. Вместо восьми операций в известном в предлага,емом способе используют три, продолжительность операций в 25 раз меньше, чем в известном. Поскольку

ScgOg является дорогим (цена 1 кг

Sc<0 2,5 тыс.руб.) и незаменимым металлом для развития новой техники, наличие такого простого и селективного способа вьщеления скандия из сложных по химическому составу техно логических растворов открывает большие возможности по излучению его поведения при переработке различных

Sc — содержащих концентратов и извлечения из многочисленных отвальных прбдуктов.

В табл.1 приведено ионообменное выделение скандия из природных обьектов, содержащих 2r, Fe, Al, РЗЭ, Сг; Т1, Си щелочные и щелочноземельные элементы.

В табл.2 приведено экстракционнохромотографическое вьщеление скандия из технологических растворов, содержащих Zr, Fe, Al,- РЗЭ, Cr, Ti, щелочные и щелочноземельные элементы.

8664) 6

Продолжение табл. I

Добавление 10 мг Fe Осадок Sc + Fe к,элюату со Sc и осаждени«Н40Н

Растворение осадка в бМ НС1

Раствор Sc + Fe 10

Сорбированные Fe, 10 элюат Sc

Пропускание раствора (6) через колонку

Дауэкс 1х8 в Cl форме

Операция

Разделяемые Объем элементы раствора, Пропускание 5М раствора по НС10 через колонку силикагельТВФ

Сорбированный

Sc, не сорбированные щелочные,щелочнозе-, мельные элементы Zr,Fe, А1 РЗЭ,С r,Т i

Промывка 5М . НС104.

lO 5

Промывка О,IМ .HCl

Элюат Sc

Всего 15 мин

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что. десорбцню скандия проводят 0,01-0,5М раствором

45 соляной кислоты.

Формула изобретения

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Белопольский М.П., Гумбар К. К.

50 и Попов Н.П. Информационный сборник

ВСЕГЕИ 1961, 11 51, с. 21, 2. Shimzn Т. Determination of

trace quantities of scandium in silicate rocks by à combined ion exchany qe-spectrophotometric method. Anal

Chem. Acta 37, 1967, 75 (прототип).

Тираж 705 Подписное

Заказ 8060/64

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, .4

l . Способ хроматографического вы.деления скандия из технологических растворов, включающий сорбцию скандия и его селективную десорбцию, отличающийся тем, что, с целью повьппения селективности выделения скандия и упрощения способаФ сорбцию проводят из 5-6 молярного раствора йлорной кислоты на силикони» зированный силикагель с нанесенным на него трибутилфосфатом, а десорбцию осуществляют разбавленной соляной кислотой.

ВНИИПИ

Таблица 2

Время операции, мин