Способ отделения церия от редкоземельных элементов

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 19,1280 (21) 3220961/23-26

Р1 М К з с присоединением заявки ((оС 01 F 17/00

Государственный комитет

СССР ло делам изобретений и открытий (23) ПриоритетОпубликовано 23.0882, Бюллетень ¹ 31

Дата опубликования описания 2308.82 (53) УДК 546.654 (088.8) В.М.Александрук, Н.Н.Богушевич, К.Г.Голодова, Т.В.Ковалева, Е.К.Легив(и Д.Н.Суглобов1

1 с. л» (»„ с c;; » (72) Авторы изобретения (71) Заявитель » (54) СПОСОБ ОТДЕЛЕНИЯ ЦЕРИЯ ОТ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ

ЭЛЕМЕНТОВ

Изобретение относится к способам отделения церн я от редкоземельных элементов (РЗЭ) и может быть использовано в технологии выделения церия при получении окислов высокой чистоты.

Известен способ отделения церия путем его окисления перманганатом калия, состоящий в том, что к кипящему азотнокислому раствору РЗЭ, содержащему церий, медленно добавляют содовый раствор перманганата калия.

Выпавший осадок гидроокиси, церия и двуокиси марганца промывают кипящей водой, растворяют в соляной кислотЕ, восстанавливают церий до трехвалент-. ного состояния и отделяют от марган- . ца осаждением оксалата цения (1) .

Однако такой способ сложен, многостадиен и приводит к некоторому загрязнению окиси церия другими РЗЭ.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ отделения церия от РЗЭ, состоящий в том, что к азотнокислому раствору, содержащему церий, добавляют перманганат калия до слаборозовой окраски и водный раствор перемешивают с 1М раство«. ром Д2ЭГФК в органическом растворителе. Затем экстрагент разбавляют в 2 раза и перемешивают с водным раствором в течение 15 мин ° В процессе

5 окисления церия выпадает осадок двуокиси марганца (MnO ), препятствующий разделению фаз. Для растворения Нп0 в раствор вводят мягкий восстановитель (лимонную кислоту) и перемешивают в течение 10 мин. После этого органическую фазу промывают 10 g HNO, разбавляют в 2 раза органическим растворителем и перемешивают с 2 М НЙО, содержащей Н О2, для переведения церия в водный раствор. После отделения церия редкоземельные элементы осаждаются в форме оксалатов с целью их очистки от марганца. Достигаемая по предлагаемому способу степень выделения церия составляет 99,3% (2) ..

Недостатком известного способа является образование осадка двуокиси марганца в процессе окисления церия, что делает невозможным разделение органической и водной фаз. Это приводит

25 к необходимости проведения дополнительной операции растворения осадка реагентом-восстановителем. Однако полного растворения осадка двуокиси марганца добиться не удается. ПоэтоЗ0 rear сохраняются трудности, связанные

952742

Формула изобретения

1 . Способ отделения церия от редкоземельных элементов, включающий окисление церия перманганатом калия, экстракцию церия и редкоземельных элементов ди-2-(этилгексил)-фосфорной кислотой в органическом растворителе, последовательную резкстракцию редкоземельных элементов и церия азотной кислотой, содержащей восстановитель, отличающийся тем, что с .целью упрощения процесса эа счет сокращения числа,.операций, с разделением фаз и возможностью сорбции ценных компонентов осадком.

Недостатком известного способа является также необходимость проведения процесса окислительной экстракции церия в два приема с разбавлением 5 экстрагента на стадии растворения осадка двуокиси марганца лимонной кислотой.

Целью изобретения является упрощение способа, состоящее в устранении опе-.10 раций двойного разбавления органического раствора, обработки органического раствора лимонной кислотой и отделении осадка окиси марганца.

Поставленная цель достигается тем,15 что раствор, содержащий РЗЭ и церий, обрабатывают органическим раствором, содержащим ди-2-(этилгексил)-фосфор- ную кислоту (Д2ЭГФК) и три-н-бутилфосфата (ТБФ) в органическом растворителе, отделяют экстракт и обрабатывают его перманганатом калия, реэкстрагируют в трехвалентные РЗЭ азотной кислотой„ с последующей реэкстракцией церия азотной кислотой, содержащей восстановитель.

При этом используют 0,5-1,0 моль/л раствора ди-2- (этилгексил) -фосфорной кислоты, содержащего 10-20% трибутилфосфата, в органическом растворителе.

Предпочтительно обработку органи- 30 ческим раствором вести при содержании

10-20% ТБФ в смеси.

В основе способа лежит обнаружен, ное явление растворения твердого перманганата калия как в чистом трибутил-35 фосфате, так и в растворах Д2ЭГФК в инертных растворителях (бензол, СС14, предельные углеводороды), содержащих

ТБФ, что дает воэможность перманганат-иону вступать в молекулярный кон- 40 такт с ди-2, †(этилгексил)-фосфатными комплексами церия в экстракте и вызывать быструю реакцию окисления. В отсутствие трибутилфосфата перманганат калия не растворяется в ди-2.-(этилгексил)-фосфатном экстракте РЗЭ

45 и окисления церия не наблюдается даже при длительном перемешивании с твердым перманганатом калия.

В отличие от окисления церия по .известному способу, где в результате восстановления марганца образуется осадок его двуокиси,. по способу восстановления форма марганца присутствует в виде соли Мп(IV) Д2ЭГФК, хорошо растворимой в органическом раст- 55 ворителе. Исследования показывают, что эквивалент перманганата по предлагаемому способу имеет то же значение, что по известному (1 моль КИпО окисляет 3 моля Ce +). Однако для 60 гарантии полноты окисления церия целесообразно брать некоторый избыток перманганата калия (3-5%), чтобы устранить влияние возможных случайных восстановителей. 65

Проведение окисления церия обработкой экстракта, состоящего из

Д2ЭГФК и ТБФ и содержащего РЗЭ и церий, перманганатом калия позволяет исключить введение восстановителя для растворения осадка двуокиси марганца (лимонную кислоту) и двойное разбавление экстрагента органическим разбавителем.

Пример 1. 50 мл азотнокислого водного раствора, содержащего

1 г Pr и 1 г Се, нейтрализуют натриевой щелочью до рН 4-5 и встряхивают в течение 5 мин с 213 мл 1.М раствора Д2ЭГФК в гептане, содержащего 20%

ТБФ, к которому предварительно добавляют при перемешивании 6,4 мл раствора NaOH (10 моль/л). После отстаивания органический экстракт переносят в сухой стакан, всыпают в него 0,393 г

КМпОц и перемешивают механической мешалкой в течение 10-15 мин. Затем органический раствор сливают в делительную воронку и встряхивают с равным объемом 4MHNO в течение 10 мин.

В результате этой операции Рг, Мd и марганец переходят в водный раствор, который отделяют от органической фазы. К органическому раствору, содержащему четырехвалентный церий, приливают равный объем 2МНЙО, добавляют

5,5 мл 3 М раствора йаМО, проводят реэкстракцию церия путем встряхивания в течение 5 мин и отделяют водный раствор, содержащий церий.

Степень выделения церия 99, 8%, чистота церия 99,94%, Содержание церия в полученной смеси празеодима и неодима равняется 0,2%. Содержание марганца в образцах РЗЭ не более

10 %.

Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с известным исключает операцию растворения осадка двуокиси марганца, в результате чего достигается упрощение процесса. Кроме того, процесс экстракции церия проводится без дополнительного разбавления экстрагента разбавителем, что устраняет необходимость концентрирования экстрагента перед повторным использованием.

952742

Составитель Н.костенко

Редактор Л.Лукач Техред Т.Фанта

Корректор С.Шекмар

Заказ 6191/32 Тираж 509 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 в качестве экстрагента используют смесь ди-2(этилгексил)фосфорной кислоты и три-Н-бутилфосфата и окисле ние .церия проводят в органической фазе.

3 5

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что используют 0,51,0 моль/л раствора ди-2- (этилгексил)—

-фосфорной кислоты, содержащего 1020% трибутилфосфата, в органическом растворителе.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Серебренников В.В. Химия редкоземельных элементов. Томск, 1961, с.390.

2. Т.А.Butler, Е.Е.Ketchen, Ind.

Eng. chem, 53, 1961, Р 8, р651 (прототип).