СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ И РАЗДЕЛЕНИЯ ИОНОВ ЦЕРИЯ И ИТТРИЯ
METHOD OF EXTRACTING AND SEPARATING CERIUM AND YTTRIUM IONS

Изобретение относится к способам получения редкоземельных металлов (РЗМ) или их оксидов из бедного или техногенного сырья с помощью метода ионной флотации.
Известен способ извлечения катионов церия и иттрия, такой как ионная флотация: Впервые процесс флотации ионов иттрия с использованием в качестве собирателя 2 - сульфогексадекановой кислоты исследовали в 1969 г. Флотационное извлечение в данном случае составляло 98%. Ионы церия с содержанием в стоках от 100 до 200 мг/л извлекали с помощью натриевой соли - додецилбензилдиэтилентриамина тетрауксусной кислоты. Извлечение составляло 99% (Adsorptive Bubble Separation techniques / Ed. by R. Lemlich, Academic Press, N.-Y., London, 1972, 344 p.).
В современном способе производства концентратов, содержащих РЗМ в виде оксидов, добываемая руда перерабатывается с использованием флотационной технологии с применением коммерческих поверхностно-активных веществ (ПАВ) (Наумов А.В. Редкие металлы. Цветная металлургия, №2, 2008, с.8-18).
Техническим результатом изобретения является повышение извлечения и разделения ионов церия и иттрия.
+3
-
+3
-
3
Технический результат достигается тем, что способ извлечения и разделения ионов церия и иттрия ионной флотацией в зависимости от рН среды, включающий флотацию и ПАВ, отличается тем, что в качестве собирателя используется додецилсульфат натрия в концентрации, соответствующей стехиометрической схеме: Me+3DS=Ме[DS], где Me - катион церия или иттрия, DS додецилсульфат-ион.
Особенностью предлагаемого метода флотации является применение додецилсульфата натрия как флотореагента. В литературе имеется ряд работ, касающихся процессов флотации ионов церия и иттрия, но ни в одной из них не использовали додецилсульфат натрия в качестве собирателя. В основном, это коммерческие ПАВ: катионные, анионные - в зависимости от рН растворов и алкилсульфаты, алкилсульфонаты, алкилбензолсульфаты и алкилбензолсульфонаты и т.п. Кроме того, достаточно хорошо известно применение додецилсульфата натрия в процессе ионной флотации как собирателя для извлечения таких металлов, как медь, кобальт, никель (Скрылев Л.Д., Борисов А.В. Об эффективности флотационного выделения ионов меди и никеля из сточных вод Норильского горно-металлургического комбината. // ЖПХ. 1978, Т.51, №2, с.434-436).
Выбор собирателя и его дозировка - один из центральных вопросов практики поверхностного разделения. Независимо от вида процесса поверхностного разделения собиратель должен обладать избирательностью и достаточно большой поверхностной активностью. К настоящему времени на основе большого экспериментального материала сформулированы только общие принципы выбора типа собирателя. Окончательно вопрос решается экспериментально.
+3
+3
+3
+3
3+
+3
org
aq
Параметром извлечения РЗМ является коэффициент распределения К: величину К извлекаемого иона между водной и органической фазами рассчитывали по отношению концентрации [Me] (Се или Y) в пене к концентрации [Me] в камерном остатке соответственно формуле K=[Me]/[Me]
Коэффициент распределения редкоземельных металлов (РЗМ) между водной и органической фазами зависит от рН раствора. Для наиболее полного выделения РЗМ и установления возможности разделения церия (III) и иттрия (III), в качестве модельных использовались водные растворы нитратов церия (III) и иттрия (III) с концентрацией 0,001 моль/л; в качестве ПАВ - додецилсульфат натрия, концентрация которого соответствовала стехиометрии реакции
+3
-
3
Me+3DS=Me[DS]
В растворе ионы РЗМ образуют с ПАВ прочные комплексы, которые вследствие гидрофобности алкильных радикалов переходят в пенную фазу.
3
Пример: Процесс ионной флотации осуществлялся в высокопроизводительном аппарате - лабораторной флотационной машине механического типа 137 В-ФЛ, с объемом камеры 1,0 дм, требующей небольшой объем производственных площадей. 200 мл раствора, содержащего РЗМ и стехиометрическое количество додецилсульфата натрия, флотировали. Полученный раствор (пенный продукт) и раствор, оставшийся в кювете после проведения флотации (камерный остаток), анализировали на содержание редкоземельного элемента.
На фиг.1 и 2 приведены зависимости коэффициентов распределения ионов церия и иттрия от рН растворов. Из графиков видно, что ионы церия и иттрия извлекаются при различных рН. Ионы иттрия извлекаются при рН=5, ионы церия - при рН=6, поэтому, варьируя рН, можно добиться разделения указанных РЗМ. Извлечение РЗМ достигает 99,9%.
В Таблице представлены экспериментальные данные по флотации ионов церия и иттрия из растворов их солей с применением додецилсульфата натрия.
На фиг.3 представлена зависимость коэффициента разделения катионов церия и иттрия, который вычисляется по формуле
p
Y+3
org
Ce+3
aq
K=[K]/[K]
Отчетливо видно, что при рН=5 возможно селективное разделение исследуемых РЗМ и достигается максимальное извлечение катионов иттрия при данном рН.
Таблица
Коэффициент распределения РЗМ (К) при различных значениях рН
рН
[Y<sup>+3</sup>] в пене, моль/л
[Y<sup>+3</sup>] в камерном остатке, моль/л
K
[Се<sup>+3</sup>] в пене, моль/л
[Се<sup>+3</sup>] в камерном остатке, моль/л
к
1
0,00012
0,00088
0,136
0,00039
0,00061
0,639
1,5
0,00012
0,00088
0,136
0,00039
0,00061
0,639
2
0,00012
0,00088
0,136
0,00045
0,00055
0,818
2,5
0,00013
0,00087
0,154
0,00036
0,00064
0,562
3
0,00016
0,00084
0,190
0,0004
0,0006
0,666
3,5
0,00018
0,00082
0,219
0,0004
0,0006
0,666
4
0,0003
0,0007
0,428
0,00035
0,00065
0,538
4,5
0,0008
0,0002
4
0,00035
0,00065
0,538
5
0,001
0,00001
100
0,0007
0,0003
2,333
5,5
0,001
0,00001
100
0,00075
0,00025
3
6
0,001
0,00001
100
0,001
0,00001
100
6,5
0,001
0,00001
100
0,001
0,00001
100
7
0,001
0,00001
100
0,001
0,00001
100
7,5
0,001
0,00001
100
0,001
0,00001
100
8
0,001
0,00001
100
0,001
0,00001
100