CC BY
5
Труды Кольского научного центра РАН. Химия и материаловедение. Вып. 5. 2021. Т. 11, № 2. С. 185-187. Transactions tola Science Centre. Chemistry and Materials. Series 5. 2021. Vol. 11, No. 2. P. 185-187.
Научная статья
УДК 542.61:547.235:546.650
DOI:10.37614/2307-5252.2021.2.5.038
СЕЛЕКТИВНОСТЬ ЭКСТРАКЦИИ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ СЕРНОКИСЛЫХ СРЕД ГИДРАЗИДАМИ НЕОКАРБОНОВЫХ КИСЛОТ
Вера Алексеевна Никитина1, Александр Васильевич Радушев2В, Лариса Геннадьевна Чеканова3
Институт технической химии УрО РАН, Пермь, Россия
1 v. al. nik@yandex. ru
2avradu@mail.ru
3larchek.07@mail.ru
Аннотация
Изучено влияние ионов Fe3+, Al3+, PO43- на эффективность извлечения ионов РЗМ из сернокислых растворов. Показана эффективность реагента ГД 1519 для концентрирования и селективной экстракции ионов РЗМ. Ключевые слова
экстракция, редкоземельные металлы, гидразиды неокарбоновых кислот, сернокислая среда, фосфогипс Финансирование
Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ № 19-03-00039 А. Original article
SELECTIVITY OF EXTRACTION OF RARE EARTH METALS
FROM SULFURIC ACID MEDIA BY NEOCARBOXYLIC ACID HYDRAZIDES
Vera A. Nikitina1, Alexandr V. Radushev2^, Larisa G. Chekanova3
Institute of Technical Chemistry, Ural Branch of the RAS, Perm, Russia
Abstract
The effect of Fe3+, Al3+, and PO43" ions on the efficiency of extraction of REM ions from sulfuric acid solutions was studied. The effectiveness of the HD1519 reagent for the concentration and selective extraction of REM ions is shown. Keywords
extraction, rare earth metals, carboxylic acid hydrazides, sulfuric acid medium, phosphogypsum Funding
This work was supported by RFBR Grant No. 19-03-00039 A.
В ближайшие годы увеличение производства РЗМ в России, по мнению ведущих специалистов, возможно при освоении технологии их попутного извлечения при переработке апатита [1]. Одним из отходов данного процесса является фосфогипс, содержащий порядка 0,4-0,6 мас. % РЗМ. В работе ИХТТ КНЦ изучено выщелачивание РЗМ из фосфогипса серной кислотой [2], однако в доступной литературе не найдено сведений об эффективных экстрагентах для селективного извлечения лантаноидов в промышленных условиях из сернокислых растворов выщелачивания [3].
Ранее нами была показана возможность экстракционного извлечения ионов РЗМ из сернокислых водных растворов гидразидами а-разветвленных неокарбоновых кислот фракции С15-С19 (ГД1519), а также их селективность в отношении ионов легких РЗМ [4]. В связи с этим исследование селективности извлечения ионов РЗМ из растворов, приближенных по составу к реальным сернокислым растворам выщелачивания фосфогипса, представляет особый интерес.
Модельный раствор выщелачивания фосфогипса готовили растворением навесок K2SO4, MnSO4, MgSO4, Fe2(SO4)3, CaSO4, Ah(SO4b и Н3РО4 в дистиллированной воде. После смешивания компонентов раствор фильтровали. Затем добавляли нитраты РЗМ до суммарного содержания ионов редкоземельных металлов 1,5-2 г/л и H2SO4 до 0,3 моль/л. Концентрацию ионов РЗМ и сопутствующих элементов до и после экстракции определяли (табл. 1 и 2) методом атомно-эмиссионного спектрального анализа с индуктивно связанной плазмой (АЭС-ИСП).
Из модельного раствора выщелачивания фосфогипса проводили экстракцию 0,5 моль/л раствором ГД 1519 в керосине при отношении фаз У0:Ув = 1:5. Полученный экстракт 4 раза последовательно
© Никитина В. А., Радушев А. В., Чеканова Л. Г., 2021
промывали 0,1 моль/л H2SO4 при Уо:Ув = 5:1 для удаления соэкстрагированных ионов, после чего проводили реэкстракцию 5 моль/л HCl при У0:Ув = 5:1. Время перемешивания и расслаивания фаз — по 5 мин.
Таблица 1
Содержание ионов РЗМ, мг/л, в модельном растворе и реэкстракте при экстракции ГД 1519 0,5 моль/л
Тип раствора Y3+ La3+ Ce3+ Nd3+ Sm3+ Ho3+ Er3+ Yb3+
Модельный, до экстракции 159,7 220,5 263,2 192,0 214,0 215,5 205,8 200,6
Реэкстракт 54,0 3042,0 3529,0 2508,0 2122,0 161,3 85,9 38,1
Таблица 2
Содержание ионов сопутствующих элементов, мг/л, в модельном растворе и реэкстракте при экстракции ГД 1519 0,5 моль/л
Тип раствора Fe3+ Al3+ K+ Mg2+ Ca2+ Mn2+ P
Модельный, до экстракции 9191,0 3654,0 5265,0 1896,0 1049,0 34,3 9390,0
Реэкстракт 893,3 20,6 27,5 15,1 54,0 0,2 133,6
Представленные данные позволяют предположить, что ГД 1519 способен экстрагировать сопутствующие ионы из сернокислых сред, однако в присутствии ионов РЗМ их извлечение подавляется. Для того чтобы однозначно подтвердить принципиальную возможность экстракции сопутствующих ионов, провели эксперимент по их извлечению из модельного раствора выщелачивания фосфогипса, не содержащего ионов РЗМ.
В качестве экстрагента использовали 0,5 моль/л раствор ГД 1519 в керосине при отношении фаз Уо.Ув = 1:5. Полученный экстракт однократно промывали 0,1 моль/л H2SO4 при У0:Ув = 5:1, после чего проводили реэкстракцию 5 моль/л HCl при У0:Ув = 5:1. Время перемешивания и расслаивания фаз — по 5 мин.
Таблица 3
Содержание ионов сопутствующих элементов, мг/л в модельном растворе и реэкстракте, при экстракции ГД 1519 0,5 моль/л из модельного раствора выщелачивания,
не содержащего ионов РЗМ
Тип раствора Fe3+ Al3+ K+ Mg2+ Ca2+ Mn2+ P
Модельный, до экстракции 8231,0 3180,0 3917,0 1545,0 509,4 117,5 8104,0
Реэкстракт 5574,0 64,6 517,0 21,3 131,9 2,4 2325,6
Данный эксперимент подтвердил, что в растворах, содержащих 0,3 моль/л Ш804, происходит извлечение примесных компонентов. Подавление их извлечения в присутствии ионов РЗМ говорит о селективности экстракции.
В описанных условиях ГД 1519 позволяет эффективно извлекать и концентрировать ионы РЗМ из сернокислых растворов. Полученный реэкстракт содержит 91 % ионов РЗМ и 9 % ионов сопутствующих элементов, в то время как исходный модельный раствор выщелачивания содержал только 5,2 % ионов РЗМ.
Список источников
1. Косынкин В. Д., Трубаков Ю. М., Сарычев Г. А. Прошлое и будущее редкоземельного производства в России // Евразийское научное объединение. 2015. Т. 1, № 6. С. 49-60.
2. Локшин Э. П., Тареева О. А. Разработка технологий извлечения редкоземельных элементов при сернокислотной переработке хибинского апатитового концентрата на минеральные удобрения / под ред. П. Б. Громова. Апатиты: КНЦ РАН, 2015. С.77-128.
3. Поляков Е. Г., Нечаев А. В., Смирнов А. В. Металлургия редкоземельных металлов. М.: Металлургиздат, 2018. С. 53-56.
4. Никитина В. А., Радушев А. В., Батуева Т. Д. К проблеме экстракции редкоземельных металлов из сернокислых сред: возможности гидразидов неокарбоновых кислот // Труды Кольского научного центра РАН. Химия и материаловедение. Вып. 4. 2020. Т. 12, № 3. С. 126-129.
References
1. Kosynkin V. D., Trubakov Yu. M., Sarychev G. A. Proshloe i budushchee redkozemel'nogo proizvodstva v Rossii [The past and future of rare earth production in Russia]. Evrazijskoe nauchnoe ob"edinenie [Eurasian Scientific Association], 2015, Vоl. 1, No. 6, рр. 49-60. (In Russ.)
2. Lokshin E. P., Tareeva O. A. Razrabotka tekhnologij izvlecheniya redkozemel'nyh elementov pri sernokislotnojpererabotke hibinskogo apatitovogo koncentrata na mineral'nye udobreniya [Development of technologies for the extraction of rare earth elements during the sulfuric acid processing of Khibiny apatite concentrate for mineral fertilizers]. Apatity, KNC RAN, 2015, рр. 77-28.
3. Polyakov E. G., Nechaev A. V., Smirnov A. V. Metallurgiya redkozemel'nyh metallov [Metallurgy of rare earth metals]. Moskva, Metallurgizdat, 2018, рр. 53-56.
4. Nikitina V. A., Radushev A. V., Batueva T. D. K probleme ekstrakcii redkozemel'nyh metallov iz sernokislyh sred: vozmozhnosti gidrazidov neokarbonovyh kislot [On the problem of extraction of rare earth metals from sulfuric acid media: the possibilities of carboxylic acid hydrazides]. Trudy Kol'skogo nauchnogo centra RAN. Himiya i materialovedenie. Vyp. 4 [Proceedings of the Kola Scientific Center of the Russian Academy of Sciences. Chemistry and Materials science. Issue 4], 2020, Vоl. 12, No. 3, рр. 126-129. (In Russ.)
Сведения об авторах
В. А. Никитина — аспирант;
А. В. Радушев — доктор технических наук, профессор, ведущий научный сотрудник;
Л. Г. Чеканова — кандидат химических наук, доцент, заведующий лабораторией органических комплексообразующих
реагентов.
Information about the authors
V. A. Nikitina — Graduate Student;
A. V. Radushev — Dr. Sc. (Engineering), Full Professor, Leading Researcher;
L. G. Chekanova — PhD (Chemistry), Docent, Head of the Laboratory of organic complexing reagents.
Статья поступила в редакцию 26.03.2021; одобрена после рецензирования 01.04.2021; принята к публикации 05.04.2021.
The article was submitted 26.03.2021; approved after reviewing 01.04.2021; accepted for publication 05.04.2021.
