СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ КАТИОНОВ ИТТЕРБИЯ ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ СОЛЕЙ
PROCEDURE FOR EXTRACTION OF CATIONS OF YTTERBIUM FROM WATER SOLUTIONS OF SALTS

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 тяжелых металлов» для таких металлов, как серебро, свинец, никель и платина, с применением ионной флотации, где в качестве собирателя использован изопропилметилэтилкарбамат (патент № WO 9217614, опубл. 15.10.1992).
Недостатком способа является недостаточно полное извлечение ионов металлов из растворов.
Известен способ извлечения бериллия, стронция, бария, цинка и кадмия, где в процессе флотации в качестве собирателя применяли додецилсульфат калия (Скрылев Л.Д., Дашук Л.А. Влияние концентрации водородных ионов на процесс флотационного выделения ионов щелочноземельных металлов, собранных с помощью лаурата, тридеканата и миристата калия // Известия Вузов СССР «Химия и химическая технология», №2, 1975, с.43-46).
Недостатком способа является недостаточно полное извлечение катионов металлов из растворов с применением собирателей различного типа.
Известен «Способ извлечения катионов иттербия из водных растворов солей флотацией» (Szeglowski Z., Bittner-Jankowska M., Mikulski J. Ion flotation of the rare-earth elements) (Пенная ионная флотация некоторых редкоземельных элементов) // Nucleonika, 1973, v.18, №7, p.299-307), где использовано в качестве собирателя анионогенное поверхностно-активное вещество (ПАВ) - тетрадецилсульфат натрия. Флотационное извлечение проводили из водных растворов в присутствии хлорида аммония и лимонной кислоты. Извлечение иттербия в данном случае составляло 96%. Указанный способ не дает полного извлечения катионов иттербия из растворов его солей.
Техническим результатом изобретения является повышение технико-экономических показателей процесса - увеличение степени извлечения, уменьшение затрат используемого собирателя.
Технический результат достигается тем, что в способе извлечения катионов иттербия из водных растворов солей, включающем ионную флотацию с использованием в качестве собирателя ПАВ анионного типа, в качестве собирателя используют додецилсульфат натрия в концентрации, соответствующей стехиометрии реакции:
+3
-
-
3
Me+SDS=Me[DS],
+3
-
где Ме - катион иттербия, DS - додецилсульфат-ион, при этом ионную флотацию осуществляют при pH 8,0-8,5.
Использование в качестве собирателя ПАВ анионного типа додецилсульфата натрия обеспечивает увеличение степени извлечения иттербия при ионной флотации, уменьшение затрат используемого собирателя. Додецилсульфат натрия сочетает в себе свойства как собирателя, так и вспенивателя, легко регенерируется. В растворе катионы иттербия образуют с додецилсульфатом натрия прочные комплексы, которые вследствие гидрофобности алкильных радикалов переходят в пенную фазу.
Концентрация додецилсульфата натрия, соответствующая стехиометрии реакции:
+3
-
-
3
Me+SDS=Me[DS],
+3
-
+3
+3
+3
+3
+3
р
р
p
org
aq
где Me- катион иттербия, DS - додецилсульфат-ион, позволяет увеличить степень извлечения иттербия при ионной флотации и уменьшить затраты додецилсульфата натрия. Параметром извлечения иттербия является коэффициент распределения К. Величину К извлекаемого иона между водной и органической фазами рассчитывали по отношению концентрации [Ме] (Yb) в пене к концентрации [Ме] в камерном остатке соответственно формуле: K=[Me]/[Me]. Получено экспериментально.
Экспериментально установлено, что величина коэффициента распределения иттербия между водной и органической фазами зависит от pH раствора. Осуществление ионной флотации при pH 8,0-8,5 также обеспечивает увеличение степени извлечения иттербия до 99% и уменьшение затрат додецилсульфата натрия.
3
Способ извлечения катионов иттербия из водных растворов солей поясняется примером. Процесс ионной флотации осуществляют в высокопроизводительном аппарате - лабораторной флотомашине механического типа 137 В-ФЛ, с объемом камеры 1,0 дм, требующей небольшой объем производственных площадей. Для наиболее полного выделения катионов иттербия, в качестве модельного процесса, использовали 200 мл водного раствора нитрата иттербия (III) с концентрацией 0,001 моль/л. В качестве ПАВ использовали додецилсульфат натрия, концентрация которого соответствовала стехиометрии реакции. Полученный раствор (пенный продукт) и раствор, оставшийся в кювете после проведения флотации (камерный остаток), анализировали на содержание иттербия. В Таблице представлены экспериментальные данные по флотации катионов иттербия из растворов его нитратных солей с применением додецилсульфата натрия. На чертеже представлена зависимость коэффициентов распределения ионов иттербия от pH водных растворов солей. Эксперимент показал, что при значении pH 8,0-8,5 извлечение катионов иттербия из раствора достигает 99%.
Таблица
pH
[Yb<sup>+3</sup>] в камерном остатке, 10<sup>4</sup>· моль/л
[Yb<sup>+3</sup>] в пене, 10<sup>4</sup>· моль/л
K<sub>распред.</sub>
1,9
6,59
15,57
2,36
3,0
3,41
20,32
5,97
3,5
3,43
23,34
6,81
4,0
2,62
23,71
9,07
4,6
2,73
22,38
8,20
5,0
2,23
21,19
9,51
5,5
2,69
24,83
9,22
6,0
1,79
24,60
13,77
6,4
0,25
24,03
95,42
7,1
0,07
18,46
281,39
7,4
0,06
19,56
365,37
8,3
0,05
22,66
403,74