MX2011004929A - Remocion de material objetivo usando metales de tierra rara. - Google Patents

Abstract

La presente invención se dirige a la remoción de uno o más materiales objetivo seleccionados de varias corrientes usando un agente de fijación que contiene metal de tierra rara.

Description

REMOCIÓN DE MATERIAL OBJETIVO USANDO METALES DE TIERRA RARA CAMPO La invención se relaciona. generalmente a la remoción, usando metales de tierra rara, de materiales objetivo y particularmente a la remoción y estabilización, usando metales de tierra rara, de arsénico.

ANTECEDENTES Los metales peligrosos, tales como arsénico, oxianiones de metales pesados y sus isótopos radioactivos, naturalmente ocurren en una variedad de formas combinadas en la tierra. Su presencia en aguas naturales puede originarse, por ejemplo, de reacciones geoquímicas, descargas de desecho industrial (incluyendo aquellas generadas por plantas nucleares y de energía caldeadas con aceite y/o carbón) , o agrícolas, industriales y/o usos domésticos de pesticidas, herbicidas, insecticidas y rodenticidas y otras fuentes. Debido a que la presencia de altos niveles de ciertos metales peligrosos, particularmente arsénico, pueden tener efectos carcinogénicos y otros efectos perjudiciales en organismos vivientes, la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos ("EPA") y la Organización Mundial de la Salud han ajustado el nivel de contaminante máximo ("MCL") para varios metales peligrosos en el agua para beber. Las concentraciones de metal peligroso en aguas de desecho, aguas freáticas, aguas superficiales, aguas subterráneas y aguas geotérmicas frecuentemente exceden este nivel. Asi, el MCL actual y cualquiera de las disminuciones futuras crean la necesidad para nuevas técnicas para remover de manera económica y efectiva el arsénico de aguas para beber, de pozo e industriales.

Muchos de los metales peligrosos tienen múltiples estados de oxidación, que pueden complicar su remoción. Por ejemplo, bajo condiciones normales, el arsénico se encuentra disuelto en sistemas acuosos o acuáticos en los estados de oxidación +3 y +5, usualmente en la forma de arsenito (ASO2"1) y arseniato (As04~3) . La remoción del arsénico mediante tecnologías de adsorción o precipitación requiere que el arsénico esté en la forma de arseniato. El arsenito, en el cual el arsénico existe en el estado de oxidación +3, es solo parcialmente removido por las tecnologías de adsorción y precipitación debido a que la forma predominante de arsenito es ácido arsenioso (HAs02) . El ácido arsenioso es un ácido débil y mantiene una carga neutra (es decir, contiene mínimo, si lo hay, arsenito (AsC^-1) ) a un pH entre pH 5 y pH 8 donde la adsorción toma lugar más efectivamente.

Otras diversas tecnologías se han utilizado para remover metales peligrosos de sistemas acuosos. Ejemplos de tales tecnologías incluyen la adsorción sobre materiales de alta área de superficie, tal como alúmina y carbón activado, intercambio iónico con resinas de intercambio aniónico, coprecipitación opcionalmente utilizando floculantes, y electrodiálisis . La mayoría de las tecnologías para la remoción de metal peligroso son impedidas por la dificultad de remover un número de estos metales.

La remoción del metal peligroso puede ser además complicada por la co-ocurrencia con metales valiosos. En muchos procesos industriales, los sólidos de proceso contaminados y soluciones no contienen solamente metales peligrosos, tal como arsénico, sino también metales valiosos, tales como cobre, níquel, cobalto y/o metales preciosos. El arsénico frecuentemente se disuelve selectivamente de los desechos sólidos y se aisla de las corrientes utilizando un proceso de co-precipitación . Este proceso usa reactivos de hierro para precipitar arsénico como arseniato férrico. Este método de precipitación requiere una serie de ajustes de pH para formar y, en muchas aplicaciones, produce un volumen excesivamente grande del precipitado de arseniato férrico.

La precipitación utilizando metales de tierra rara es una tecnología recientemente inventada que ha mostrado promesa en la remoción de metales peligrosos y/o valiosos de corrientes de desecho contaminadas. El cerio,. en particular, se ha utilizado para remover aniones de varios metales peligrosos, tales como arsénico, antimonio, molibdeno, tungsteno, vanadio y uranio.

Hay una necesidad para un proceso para remover metales peligrosos y/o valiosos efectivamente de las corrientes sólidas y/o liquidas.

BREVE DESCRIPCIÓN Estas y otras necesidades se dirigen por las diversas modalidades y configuraciones de la presente invención. Esta descripción se relaciona generalmente a la remoción de material objetivo de fluidos y la estabilización del material objetivo removido.

En una modalidad, se proporciona un proceso que incluye las etapas de: (a) poner en contacto una corriente de proceso (que puede ser un liquido, gas, suspensión y los similares) que comprende un material objetivo diferente de arsénico con un agente de fijación soluble, el agente de fijación soluble que comprende una tierra rara, para formar una composición que contiene material objetivo insoluble que comprende material objetivo y la tierra rara; y (b) remover la composición que contiene material objetivo insoluble de la corriente de proceso para formar una corriente de proceso purificada.

La composición que contiene material objetivo insoluble está típicamente en la forma de precipitado que puede ser removida como un sólido. De preferencia, la composición que contiene material objetivo insoluble tiene por lo menos aproximadamente 0.01% en peso, aún más de preferencia por lo menos aproximadamente 0.1% en peso, y aún más de preferencia varia de aproximadamente 5 a aproximadamente 50% en peso del material objetivo. El material objetivo está comúnmente en la forma de un anión que contiene oxigeno con un oxianión que es ilustrativo. El agente de fijación soluble, o precipitante, puede ser soportado por un portador adecuado o ser no soportado. La habilidad .para formar la composición que contiene material objetivo insoluble en la forma de un sólido que comprende una concentración relativamente alta del material objetivo puede reducir grandemente el volumen de la composición que contiene material objetivo insoluble que requiere desecho, para de esta manera reducir los costos de desecho.

En otra modalidad, se proporciona un proceso que incluye las etapas de: (a) proporcionar un arsénico y un material sólido que contiene material valioso; (b) poner en contacto el material sólido con un agente de lixiviación para formar una corriente lixiviada que comprende arsénico disuelto y un sólido agotado de arsénico, el arsénico disuelto que comprende la mayoría de arsénico contenido en el material sólido y el sólido agotado de arsénico que comprende la mayoría del producto valioso contenido de material sólido; (c) poner en contacto la corriente lixiviada con un agente de fijación soluble para formar una composición que contiene material objetivo que comprende la mayoría del arsénico en la corriente lixiviada y el agente de fijación soluble; y (d) remover la mayoría de la composición que contiene material objetivo en la corriente lixiviada, en donde el agente de fijación soluble comprende una tierra rara.

El agente de fijación puede estar en cualquier forma adecuada, tal como un sólido, un recubrimiento, una partícula, una nano-partícula, una partícula de submicra, una especie de tierra rara disuelta y/o polvo. La tierra rara puede estar en la forma de un sólido, o el sólido puede ser soportado por un aglutinante polimérico que conecta a las partículas del compuesto que contiene tierra rara. El recubrimiento puede estar sobre cualquier portador adecuado. En una aplicación el agente de fijación es un lantanoide, particularmente cerio. El cerio está típicamente en la forma de un óxido de cerio (IV) o una especie de cerio disuelto que, por ejemplo, puede ser una solución de sal de cerio (III) y/o (IV) .

El producto valioso puede ser cualquier metal o metaloide, con un metal de transición, aluminio, estaño y plomo que es típico y titanio, cromo, manganeso, hierro, cobalto, níquel, cobre, molibdeno, un metal del grupo platino, un metal precioso y mezclas de los mismos que son aun más típicos.

En otra modalidad, se proporciona una composición en fase sólida que incluye: (a) un material objetivo; (b) oxígeno; (c) agua; y (d) una tierra rara.

La estructura de red de la fase cristalina se cree que pertenece a un grupo de espacio trigonal.

En el caso de arsénico como el material objetivo, la fórmula química de la composición se cree que es: REAs0 ' (H20)x, donde 0 < X < 10 y "RE" se refiere a un elemento de tierra rara.

La composición es sustancialmente cristalina, con el arsénico, oxígeno, elemento de tierra rara y agua de hidratación que forma una red de cristal.

En otra modalidad, un método incluye las etapas de: (a) proporcionar una corriente que contiene material objetivo; (b) poner en contacto la corriente que contiene material objetivo con uno o ambos de lo siguiente: (i) un aditivo de sal de tierra rara, el aditivo de sal de tierra rara que comprende una tierra rara en el estado de oxidación +3 y un metal no de tierra rara en el estado de oxidación +3; y (ii) un aditivo de sal no de tierra rara, el aditivo de sal no de tierra rara que comprende un metal no de tierra rara en el estado de oxidación +3 y que está sustancialmente libre de una tierra rara; y (c) formar un precipitado entre el material objetivo y por lo menos uno de los aditivos de sal de tierra rara y no de tierra rara.

El metal no de tierra rara puede ser cualquier metal no de tierra rara en el estado de oxidación +3, con metales de transición, boro, aluminio, galio, indio, talio y bismuto que son preferidos, y los metales de transición y aluminio que son particularmente preferidos. Los metales de transición preferidos incluyen los elementos que tienen números atómicos 22-29, 40-45, 47, 12-11 y 79.

El primer aditivo de sal es, en una formulación, una solución de sal basada en lantánido bimetálica. En una formulación preferida, el primer aditivo de sal incluye cerio en estado de oxidación +3 y aluminio en estado de oxidación +3.

El segundo aditivo de sal, en una formulación preferida, contiene un aluminio en el estado de oxidación +3. El primero y el segundo aditivo de sal pueden proporcionar reducciones significantes en la cantidad de tierra rara requeridas para remover materiales objetivo seleccionados, particularmente arsénico.

En otra modalidad, se proporciona un proceso que incluye las etapas de: (a) proporcionar una corriente de alimentación que comprende un material objetivo; (b) poner en contacto la corriente de alimentación con un agente de fijación insoluble para formar un agente de fijación insoluble cargado con material objetivo, el agente de fijación insoluble que comprende por lo menos uno de itrio, escandio y un lantanoide, y el agente de fijación insoluble cargado con material objetivo que comprende la mayoría del material objetivo en la corriente de alimentación, mediante lo cual el material objetivo, en el agente de fijación insoluble cargado con material objetivo, forma una composición con el agente de fijación insoluble; (c) poner en contacto el agente de fijación insoluble cargado con material objetivo con una solución de separación para disolver, solubilizar o de otra manera desplazar la mayoría del material objetivo en el agente de fijación insoluble cargado con material objetivo para formar una solución de separación cargada y el agente de fijación insoluble; y (d) remover por lo menos la mayoría de material objetivo- disuelto de la solución de separación cargada.

En una configuración de proceso, se utilizan el primero y el segundo agente de fijación. En una primera etapa, la alimentación comprende una solución acuosa que lleva material objetivo, que tiene una primera concentración de material objetivo. La solución acuosa que lleva material objetivo se pone en contacto con un primer agente de fijación insoluble, tal como un adsorbente o absorbente, para producir un primer agente de fijación que lleva material objetivo. La primera etapa remueve la mayoría, si no es que todo, del material objetivo de la solución acuosa que lleva material objetivo. En una segunda etapa, el primer agente dé fijación que lleva material objetivo se pone en contacto con una solución de separación alcalina ("agente de liberación") para producir una solución rica en material objetivo intermediaria que tiene una segunda concentración del material objetivo. La segunda concentración de material objetivo puede exceder la primera concentración de material objetivo. La solución de separación alcalina puede ser o incluir, por ejemplo, el agente de lixiviación discutido en lo anterior. Comúnmente, la segunda concentración de material objetivo es una concentración aproximadamente igual al límite de solubilidad del material objetivo (en las condiciones de proceso de la segunda etapa) . Más comúnmente la segunda concentración del material objetivo está entre aproximadamente 0.1 y aproximadamente 2,500 g/L, aún más comúnmente entre aproximadamente 0.1 y aproximadamente 1,000 g/L, y aún más comúnmente entre aproximadamente 0.25 g/L y aproximadamente 500 g/L. Finalmente, un segundo agente de fijación soluble o disuelto se pone en contacto con la solución rica en el material objetivo intermediaria en una cantidad suficiente para precipitar la mayoría, sino es que todo, el material objetivo como un sólido que lleva material objetivo. El sólido que lleva material objetivo se puede separar de la solución intermediaria mediante cualquier técnica de separación de sólido/líquido adecuada para producir un sólido separado para el desecho y una solución de separación para el reciclado en la segunda etapa.

El primer agente de fijación insoluble es comúnmente un sólido particulado. El primer agente de fijación de preferencia es un compuesto de metal de tierra rara insoluble, de preferencia un óxido de tierra rara insoluble que comprende un compuesto de tierra rara insoluble, tal como óxido de tierra rara hidratados o anhidros, cloruros, carbonatos, fluorocarbonatos, silicatos y los similares. Un primer agente de fijación particularmente preferido es Ce02. El primer agente de fijación es particularmente efectivo al remover arsénico que tiene un estado de oxidación de +3 o +5.

El segundo agente de fijación soluble típicamente tiene un estado de oxidación menor que el estado de oxidación del primer agente de fijación. De preferencia, el estado de oxidación del segundo agente de fijación es uno de +3 o +4. El agente de fijación soluble de preferencia es un compuesto de metal de tierra rara soluble y más de preferencia incluye sales que comprenden compuestos de tierra rara, tales como bromuros, nitratos, fosfitos, cloruros, cloritos, cloratos, nitratos y los similares. Más de preferencia, el agente de fijación soluble es un cloruro de tierra rara (III).

En algunas modalidades, el material objetivo estará presente en un estado de oxidación reducido y esta condición podría ser indeseable. En tales casos, un oxidante se puede poner en contacto con la solución para incrementar el estado de oxidación del material objetivo. Utilizando arsénico como un ejemplo, la presencia del arsenito podría favorecer el uso de un oxidante antes de que se aplique el agente de fijación.

La solución intermediaria puede incluir un producto valioso residual. El producto valioso es comúnmente cualquier metal de interés, más comúnmente incluye uno o más de los metales de transición y aún más comúnmente incluye un metal seleccionado del grupo de metales que consisten de cobre, níquel, cobalto, plomo, metales preciosos y mezclas de los mismos. Toda o una porción del producto valioso residual se puede recuperar de la solución intermediaria.

En todavía otra modalidad, se proporciona un método que incluye las etapas de: (a) recibir una corriente que contiene material objetivo, la corriente que. contiene material objetivo que comprende un interférente, el interferente que impacta adversamente (por ejemplo, deteriora el nivel, alcance y/o grado) de precipitación de tierra rara del material objetivo. (b) remover por lo menos la mayoría del interferente de la corriente que contiene material objetivo para formar una corriente tratada que comprende por lo menos la mayoría del material objetivo; y (c) después poner en contacto la corriente trata con un agente de fijación de tierra rara para precipitar la mayoría del material objetivo de la solución tratada.

Se ha descubierto que los interferentes, particularmente fosfatos, fluoruros, carbonatos, silicatos y vanadatos pueden formar fácilmente composiciones con o de otra manera impedir la remoción del material objetivo por el agente de fijación de tierra rara, para de esta manera consumir innecesariamente el agente de fijación cuando se desea remover materiales objetivo, tal como arsénico. La remoción de los interferentes de competición o de otra manera que obstruyen el oxianión antes del contacto del agente de fijación con el material objetivo puede reducir el consumo de agente de fijación.

En una modalidad adicional, se proporciona un método que incluye las etapas de: (a) proporcionar una corriente que contiene material objetivo que comprende un material objetivo disuelto y producto valioso disuelto, el material objetivo que está en la forma de un oxianión y el producto valioso que es por lo menos uno de un metal de transición, aluminio, estaño y plomo y en una forma diferente de un oxianión; (b) poner en contacto la corriente que contiene material objetivo con un agente de fijación de tierra rara para precipitar por lo menos la mayoría del material objetivo disuelto como un precipitado que contiene material objetivo mientras que deja por lo menos la mayoría del producto valioso disuelto en una corriente tratada; y (c) separar por lo menos la mayoría del precipitado que contiene material objetivo de la corriente tratada.

La presente invención puede incluir un número de ventajas dependiendo de la configuración particular. El proceso de la presente invención puede remover cantidades variables de materiales objetivo como sea necesario para cumplir con la aplicación y los requerimientos del proceso. Por ejemplo, el proceso de remoción de material objetivo puede remover altas concentraciones de materiales objetivo para producir una solución tratada que tiene no más de aproximadamente 500 ppm, en algunos casos no más de aproximadamente 100 ppm, en otros casos no más de aproximadamente 50 ppm, en todavía otros casos no más de aproximadamente 20 ppb, y en todavía otros casos no más de aproximadamente 1 ppb de material objetivo. El producto de tierra rara insoluble/material objetivo se puede calificar como desecho no peligroso. El proceso de remoción de material objetivo puede ser relativamente insensible al pH. El proceso divulgado puede fijar de manera efectiva los materiales objetivo, particularmente arsénico, de las soluciones sobre una amplia gama de niveles de pH, asi como en valores de pH extremadamente altos y bajos. En contraste a muchas tecnologías de remoción de material objetivo convencionales, esta capacidad puede eliminar la necesidad alterada y/o material de pH de la solución dentro de un intervalo reducido cuando se remueve el material objetivo. Por otra parte, donde la solución acuosa se produce de la remediación de un material que lleva arsénico, este adiciona flexibilidad debido a la selección de los materiales y los procesos para lixiviar arsénico de un material que lleva arsénico que se puede hacer sin problema significante para el pH de la solución que contiene arsénico resultante. Aún además, la eliminación de la necesidad para ajustar el material en el pH mientras que se fija el arsénico de una solución que contiene arsénico puede proporcionar ventajas de costo significante. El proceso de remoción del material objetivo también puede ser relativamente insensible a la concentración de material objetivo. El proceso puede remover niveles relativamente bajos y altos de materiales objetivo, particularmente arsénico, de corrientes acuosas. El proceso puede ser un proceso versátil, robusto.

Estas y otras ventajas serán evidentes de la descripción de la invenció (es) contenida en la presente.

Como se utiliza en la presente, el término "un" o "uno" de la entidad se refiere a uno o más de esa entidad. Como tal, los términos "un" (o "uno"), "uno o más" y "por lo menos uno" se puede utilizar intercambiablemente en la presente. También se observa que los términos "que comprende", "que incluye" y "que tiene" se pueden utilizar intercambiablemente .

Como se utiliza en la presente, "absorción" se refiere a la penetración de una sustancia en la estructura interior de otra, como es distinguida de la adsorción.

Como se utiliza en la presente, "adsorción" se refiere a la adherencia de átomos, iones, moléculas, iones poliatómicas, u otras sustancias de un gas o líquido a la superficie de otra sustancia, llamada el adsorbente. La fuerza atractiva para la adsorción puede ser, por ejemplo, fuerzas iónicas tales como fuerzas covalentes o electrostáticas, tales como fuerzas de van der aals y/o de London .

Como se utiliza en la presente, "por lo menos uno", "uno o más" y "y/o" son expresiones de extremo abierto que son tanto conjuntivas y disyuntivas en la operación. Por ejemplo, cada una de las expresiones "por lo menos uno de A, B y C", "por lo menos uno de A, B, o C", "uno o más de A, B, y C", "uno o más de A, B, o C" y "A, B, y/o C" significa A solo, B solo, C solo, A y B conjuntamente, A y C conjuntamente, B y C conjuntamente, o A, B y C conjuntamente.

Como se utiliza en la presente, una "composición" se refiere a una o más unidades químicas compuestas de uno o más átomos, tal como una molécula, ion poliatómico, compuesto químico, complejo de coordinación, compuesto de coordinación y los similares. Como será apreciado, una composición puede ser mantenida conjuntamente por varios tipos de enlace y/o fuerzas, tales como enlaces covalentes, enlaces metálicos, enlaces de coordinación, enlaces iónicos, enlaces de hidrógeno, fuerzas electrostáticas (por ejemplo, fuerzas de van der Waal y fuerzas de London), y los similares.

Como se utiliza en la presente, "insoluole" se refiere a materiales que son propuestos para estar y/o permanecer como sólidos en agua y son capaces de ser retenidos en un dispositivo, tal como una columna, o ser fácilmente recuperados de una reacción de lotes utilizando medios físicos, tal como la filtración. Los materiales insolubles deben ser capaces de la exposición prolongada al agua, durante semanas o meses, con poca (< 5%) de pérdida de masa .

Como se utiliza en la presente, "oxianión" u oxoanión es un compuesto químico con la fórmula genérica Ax0yz" (donde A representa un elemento químico diferente al oxígeno y 0 representa un átomo de oxígeno) . En oxianiones que contienen material objetivo, "A" representa metal, metaloide y/o (átomos de Se (que es un no metal) . Ejemplos de oxianiones basados en metal incluyen cromato, tungstato, molibdato, aluminatos, zirconato, etc. Ejemplos de oxianiones basados en metaloide incluyen arseniato, arsenito, antimoniato, germanato, silicato, etc.

Como se utiliza en la presente, "partícula" se refiere a un sólido o líquido microencapsulado que tiene un tamaño que varía de menos de una miera a mayor que 100 mieras, sin limitación en la forma.

Como se utiliza en la presente, "precipitación" se refiere no solamente a la remoción de iones que contienen material objetivo en la forma de especies insolubles pero también la inmovilización de iones que contienen contaminantes sobre o en partículas insolubles. Por ejemplo, "precipitación" incluyen procesos, tal como adsorción y absorción.

Como se utiliza en la presente, "tierra rara" se refiere a uno o más de itrio, escandio, lantano, cerio, praseodimio, neodimio, samario, europio, gadolinio, terbio, disprosio, holmio erbio, tulio, iterbio y lutecio. Como será apreciado, lantano, cerio, praseodimio, neodimio, samario, europio, gadolinio, terbio, disprosio, holmio erbio, tulio, iterbio y lutecio son conocidos como lantanoides.

Como se utiliza en la presente, "soluble" se refiere a materiales que fácilmente se disuelven en agua. Para propósitos de esta invención, se anticipa que la disolución de un compuesto soluble necesariamente ocurrirá una escala de tiempo de minutos antes que días. Para que el compuesto sea considerado que es soluble, es necesario que tenga un producto de solubilidad significantemente alta tal que hacia arriba de 5 g/L del compuesto será estable en solución .

Como se utiliza en la presente, "sorción" se refiere a la adsorción y/o absorción.

Lo precedente es un resumen simplificado de la invención para proporcionar un entendimiento de algunos aspectos de la invención. Este resumen no es una revisión extensiva ni exhaustiva de la invención y sus diversas modalidades. No se propone para identificar élementos claves o críticos de la invención ni para delinear el alcance de la invención sino para presentar conceptos seleccionados de la invención en una forma simplificada como una introducción a la descripción más detallada presentada enseguida. Como será apreciado, otras modalidades de la invención son posibles utilizando, solo o en combinación, una o más de las características expuestas en lo anterior o descritas en detalle enseguida.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Los dibujos acompañantes se incorporan en y forman una parte de la especificación para ilustrar varios ejemplos de la presente invención (es) . Estos dibujos, junto con la descripción, explican los principios de la invención (es ) . Los dibujos simplemente ilustran ejemplos preferidos y alternativos de cómo la invención (es ) se puede hacer y utilizar y no se va a considerar como limitantes de la invención (es) a solamente los ejemplos ilustrados y descritos .

Características y ventajas adicionales llegarán a ser evidentes a partir de la siguiente descripción, más detallada, de las diversas modalidades de la invención (es) , como es ilustrado por los dibujos referenciados enseguida.

Las Figs. 1A y B representan un diagrama de flujo de proceso de acuerdo con una primera modalidad; La Fig. 2 representa un diagrama de flujo de proceso de acuerdo con una segunda modalidad; La Fig. 3 es una gráfica de la capacidad de carga (mg/g) (eje vertical) contra la concentración de arsénico (g/L) (eje horizontal) ; La Fig. 4 es una gráfica de la concentración de arsénico final (mg/L) (eje vertical) contra la relación molar de cerio : arsénico (eje horizontal); La Fig. '5 es una gráfica de la concentración de arsénico final (mg/L) (eje vertical) contra la relación molar de cerio a arsénico (eje horizontal) ; La Fig. 6 es una serie de patrones XRD para precipitados formados en la adición de soluciones de Ce (III) o Ce (IV) a soluciones de sulfuro-arsenito y solución de sulfato-arseniato; La Fig. 7 es una gráfica del arsénico secuestrado (micromoles) (eje vertical) y cerio adicionado (micromoles) (eje horizontal) ; La Fig. 8 es una serie de patrones XRD que exhibe las diferencias estructurales entre gasparita (CeAs04) y la fase trigonal novedosa CeAs0 ' (H20)x; La Fig. 9 es una gráfica de la concentración de arsénico residual (mg/L) (eje vertical) contra la relación molar de Ce/As (eje horizontal) ; y La Fig. 10 es una gráfica de la capacidad de carga (As mg Ce02 g) (eje vertical) contra la relación molar (Ce/As) (eje horizontal); La Fig. 11 es una gráfica de la concentración de arsénico residual (mg/L) (eje vertical) contra la relación molar (eje horizontal) ; y La Fig. 12 es una serie de patrones de XRD que exhibe las diferencias estructurales entre CeAs0 " (H20)x trigonal (experimental), CeAs04 ' (H20)x trigonal (simulada), y BiP04 * (H20) o.67 trigonal (simulada).

DESCRIPCIÓN DETALLADA En un aspecto, la presente invención usa un agente de fijación insoluble o soluble o ambos para remover los materiales objetivo seleccionados de una solución acuosa. El agente de fijación, ya sea soluble o insoluble, de preferencia incluye una tierra rara. Ejemplos específicos de tales materiales que se han descrito como que remueven arsénico e incluyen compuestos de lantano (III), sales de metal de lantano solubles, óxido de lantano, dióxido de cerio y sales de cerio solubles.

Los materiales objetivo particulares removidos dependen de si el agente de fijación es insoluble o soluble en un proceso acuoso, particularmente bajo condiciones estándares (por ejemplo, Temperatura y Presión Estándar "STP") . Mientras que no se desea que sea limitado por alguna teoría, se cree, que usando arsénico y cerio como un ejemplo, que los agentes de fijación de cerio insolubles remueven efectivamente arsénico, cuando parte de una unidad multi-atómica compleja que tiene un estado de oxidación de preferencia de +3 o más alto y aun más de preferencia un estado de oxidación de +3 a +5, mientras que los agentes de fijación de cerio solubles remueven efectivamente arsénico, cuando parte de una unidad multi-atómica compleja que tiene un estado de oxidación de +5. "Materiales objetivo", como se utiliza en la presente, de preferencia incluye no solamente arsénico sino también elementos que tienen un número atómico seleccionado del grupo que consiste de números atómicos 5, 9, 13, 14, 22 a 25, 31, 32, 33, 34, 35, 40 a 42, 44, 45, 49 a 53, 72 a 75, 77, 78, 80, 81, 82, 83, 85, 92, 94, 95, y 96 y aún más de preferencia del grupo que consiste de números atómicos 5, 13, 14, 22 a 25, 31, 32, 33, 34, 40 a 42, 44, 45, 49 a 52, 72 a 75, 77, 78, 80, 81, 82, 83, 92, 94, 95 y 96. Estos números atómicos incluyen los elementos de arsénico, aluminio, astatinio, bromo, boro, flúor, yodo, silicio, titanio, vanadio, cromo, manganeso, galio, talio, germanio, selenio, mercurio, zirconio, niobio, molibdeno, rutenio, rodio, indio, estaño, antimonio, telurio, hafnio, tantalio, tungsteno, renio, iridio, platino, cromo, uranio, plutonio, americio, curio y bismuto. El uranio con un número atómico de 92 es un ejemplo de un material objetivo que tiene isótopo radioactivo. Ejemplos de materiales objetivo disponibles para remociones y estabilización del agente de fijación insoluble incluyen, sin limitación, materiales objetivo en la forma de aniones complejos, tal como metal, metaloide y oxianiones de selenio .

En una configuración, el agente de fijación reacciona con una solución acuosa que comprende uno o más oxianiones que contienen material objetivo para formar una corriente acuosa purificada. El agente de fijación puede ser soluble o en la solución acuosa bajo condiciones estándares (por ejemplo, STP) . En algunos casos, el agente de fijación puede comprender una mezcla de agentes de fijación, la mezcla que comprende agentes de fijaciones solubles o insolubles. El agente de fijación reacción con uno o más oxianiones que contienen material objetivo, isótopos radioactivos de oxianión, u otros elementos tóxicos en una alimentación acuosa para formar especies insolubles con el agente de fijación. Las especies insolubles se inmovilizan, por ejemplo, por precipitación, para de esta manera producir una corriente acuosa tratada y sustancialmente purificada.

Aunque la descripción se discute principalmente con referencia a arsénico y especies que contienen arsénico, tal como los oxianiones arseniato y arsenito, se va a entender que las enseñanzas de esta descripción aplican igualmente a otros compuestos que contienen arsénico y los elementos no de arsénico y compuestos listados en lo anterior.

Con referencia a una primera modalidad en la Fig. 1A, el sólido que contiene material objetivo 100 incluye uno o más materiales objetivo y, opcionalmente, un producto valioso (que por si mismo puede caer dentro de la definición de un material objetivo), tal como un metal de transición (tal como níquel, cobalto, cobre, un metal precioso (tal como oro y plata) y/o un metal del grupo platino (tal como, rutenio, rodio, paladio, osmio, iridio y platino, aluminio, estaño y plomo) . El material objetivo y el producto valioso pueden estar presente como un elemento o compuesto. Ejemplos del sólido 100 incluyen productos, subproductos y materiales de desecho de industrias tales como: minería; refinación de metales; manufactura de acero; manufactura de vidrio; procesamiento de trabajo de metales y/o manufactura; producción química o petroquímica, procesamiento y manufactura; así como tierra contaminada, lodo de agua de desecho y la remediación de la corriente de proceso y los similares. Ejemplos específicos de sólidos que llevan material objetivo 100 incluyen menas, residuos de minas o molinos, concentrados, calcinas, escoria y matas, y catalizadores agotados.

En una aplicación, el sólido que contiene material objetivo 100 se deriva de un electrolito, solución de separación, o solución lixiviada que contiene níquel disuelto en una concentración de aproximadamente 5 mg/L a aproximadamente 1,000 g/L de níquel, cloro en una concentración de aproximadamente 5 mg/L a aproximadamente 1,000 g/L, sulfato en una concentración de aproximadamente 5 mg/L a aproximadamente 5,000 g/L, arsénico (III) en una concentración de aproximadamente 1 a aproximadamente 1,500 mg/L, cobalto en una concentración de aproximadamente 5 a aproximadamente 5,000 mg/L, cobre en una concentración de aproximadamente 0.1 a aproximadamente 1,500 mg/L, sodio en una concentración de aproximadamente 1 a aproximadamente 1,500 mg/L, y plomo en una concentración de aproximadamente 10 mg/L a aproximadamente 1,500 g/L. el sólido que contiene objetivo 100 se deriva al poner en contacto, tal como mediante aspersión, ün reductor, de preferencia H2S, a través de la solución. El sólido que contiene material objetivo 100 resultante típicamente incluye aproximadamente 1 a aproximadamente 10% en peso de AS2S3, de aproximadamente 25 a aproximadamente 75% en peso de CuS, de aproximadamente 0.1 a aproximadamente 2.5% en peso de plomo y aproximadamente 1 a aproximadamente 25% en peso de NiS.

En la etapa 104, el sólido que contiene material objetivo 100 se pone en contacto con un agente de lixiviación acuoso para disolver el material objetivo (y opcionalmente el producto valioso) y formar una corriente que contiene material objetivo 108. El agente de lixiviación acuoso puede ser cualquier solución de lixiviación acídica (por ejemplo, pH menor que aproximadamente pH 7) o alcalina (por ejemplo, pH mayor que aproximadamente pH 7) que es capaz de disolver, del sólido que contiene material objetivo 100, por lo menos la mayoría del material objetivo. Ejemplos de agentes de lixiviación incluyen sales inorgánicos (por ejemplo, fosfatos, cloruros, nitratos, sulfatos y cloratos de metal alcalino y metal alcalinotérreo) , ácidos inorgánicos (por ejemplo, ácidos minerales tales como ácido sulfúrico, ácido clorhídrico, ácido nítrico y ácido fosfórico) , sales orgánicos (por ejemplo, citrato y acetato=, ácidos orgánicos (por ejemplo, ácido cítrico y ácidos acéticos) y agentes alcalinos (por ejemplo, hidróxido, cianuro, tiosulfato y tiourea) . De preferencia, el agente de lixiviación es una base, tal como un carbonato (XC03) , bicarbonato (XHC03) , hidróxido (XOH) , y otros ácidos de metal y compuestos de oxígeno, nitrógeno y azufre, con pares de electrones no enlazados. X es normalmente un metal alcalino o metal alcalinotérreo . Más de preferencia, la solución alcalina incluye un agente de lixiviación en una cantidad de menor que aproximadamente 25% en peso, aún más de preferencia menor que aproximadamente 20% en peso, y aún más de preferencia varía de aproximadamente 1 a aproximadamente 15% en peso, con aproximadamente 5% en peso que es preferido. Con la material objetivo es arsénico, el agente de lixiviación acuoso selectivamente disuelve la mayoría del arsénico mientras que deja la mayoría del producto valioso en el material sólido. Mientras que no se desea que sea limitado por alguna teoría, se cree que el agente de lixiviación cáustico, metastasisa con cobre para formar compuestos de arsénico soluble.

Cuando el agente de lixiviación acuoso es un carbonato y se pone en contacto con el sólido que contiene material objetivo 100 discutido en lo anterior, el agente de lixiviación acuosa que contiene arsénico comúnmente incluye de aproximadamente 15 a aproximadamente 25 g/L de Na2C03, 1 a aproximadamente 30 g/L de arsénico (III) , de aproximadamente 1 a aproximadamente 10 g/L de azufre (por ejemplo, como sulfuro, sulfato, y/o sulfito) , no más de aproximadamente 5 g/L de cloro, no más de aproximadamente 10 mg/L de níquel y no más de aproximadamente 5 mg/L de cobre. El pH de la solución resultante es de manera típica aproximadamente pH 9 o más alto y aún más típicamente varía de aproximadamente pH 9 a aproximadamente pH 12.

La corriente que contiene material objetivo 108 se separa del sólido agotado de material objetivo por cualquier técnica de separación de líquido/sólido bien conocida. La separación de sólido/líquido comúnmente se realiza por un número de técnicas, incluyendo filtración, hidrociclonación, cribado, centrifugación y técnicas de separación por gravedad, tal como por la decantación a contracorriente y el asentamiento .

La corriente que contiene material objetivo 108 típicamente contiene una concentración de material objetivo disuelto o de otra manera solubilizada que varía de aproximadamente 0.1 g/L hasta el límite de solubilidad del material en la corriente bajo las condiciones de la corriente. Más típicamente, la concentración de la corriente que contiene material objetivo varía de aproximadamente 0.1 g/L a aproximadamente 1, 000 g/L, aún más típicamente en la concentración de material objetivo varía de aproximadamente 0.1 a aproximadamente 500 g/L, y aún más típicamente la concentración del material objetivo varía de aproximadamente 0.1 g/L a aproximadamente 100 g/L.

La etapa opcional 112 ajusta la carga de la mayoría y aun más de preferencia de aproximadamente 75% o más del material objetivo o una composición que incorpora el material objetivo a una carga seleccionada. Por ejemplo, cuando el material objetivo es arsénico el estado de oxidación preferido puede ser +5 debido a que el agente de fijación soluble no puede formar un precipitado con el arsénico u otros estados de oxidación de arsénico, específicamente -3 (arsenuros) y +3 (arsenitos) . El estado de oxidación se puede ajustar mediante cualquier técnica de oxidación y/o reducción adecuada y/o utilizando cualquier oxidante y/o reductor adecuado. Un ejemplo no limitativo de un oxidante preferido es un gas que contiene oxígeno molecular. El gas que contiene oxígeno molecular se dispersa normalmente a través de la corriente que contiene material objetivo.

Aunque no es mostrado, la concentración del material objetivo en la corriente que contiene material objetivo se puede incrementar mediante técnicas adecuadas, tal como a través de la remoción de agua. El agua se puede remover, por ejemplo, por evaporación, destilación y/o técnicas de filtración (tal como, filtración de membrana) .

Otras técnicas incluyen la precipitación y redisolución, absorción o adsorción seguido por la separación, intercambio iónico seguido por la separación y los similares del material objetivo.

En una aplicación, la mayoría de los interferentes (que interfieren con la remoción del material objetivo) , particularmente fluoruros, fosfatos, carbonatos, silicatos y óxidos de vanadio, se remueven de la corriente que contiene material objetivo mediante técnicas adecuadas, tal como el intercambio iónico, filtración de membrana, precipitación, un agente de formación de complejo y los similares. Los interferentes pueden competir con otros materiales objetivo, particularmente arsénico, para agentes de fijación disponibles, para de esta manera incrementar el consumo de agente de fijación y/o dividir los niveles de remoción de material objetivo. En esta aplicación, la concentración de interferentes se mantiene de preferencia en una concentración de no más de aproximadamente 300 ppm/especies de interferente y aún más de preferencia no más de aproximadamente 10 ppm/especies de interferente.

En la etapa 116, la corriente que contiene material objetivo 100 se pone en contacto con un agente de fijación soluble para formar una solución que contiene precipitado 120 que contiene un precipitado que contiene metal objetivo 128. De preferencia, la mayoría y aún más de preferencia 75% o más del material objetivo o una composición que incorpora el material objetivo forma, con el agente de fijación soluble, el precipitado que contiene material objetivo 128. El agente de fijación soluble es de preferencia uno o más de escandio, itrio y un lantanoide y está en una forma que es soluble en agua y/o el agente de lixiviación acuoso. Cuando el agente de fijación soluble comprende cerio, este típicamente tiene un estado de oxidación de +4 o menos. El agente de fijación puede ser, sin limitación, una sal soluble, tales como bromuros, nitratos, fosfitos, cloruros, cloritos, cloratos y los similares de escandio, itrio o un lantanoide, con . un cloruro de cerio (III) o cerio (IV) que es preferido, mientras que no se desea que sea limitado por alguna teoría, se cree que las formas solubles de cerio (IV) pueden formar dióxido de cerio nanocristalino, que luego sorbe los materiales objetivo o una composición que incorpora el material objetivo. El agente de fijación soluble se adiciona, comúnmente como una solución acuosa separada, a la corriente que contiene material objetivo de preferencia en una cantidad para producir una relación molar promedio de agente de fijación al material objetivo en solución de menor que aproximadamente 8:1 y aún más de preferencia que varía de aproximadamente 0.5:1 a aproximadamente 5:1., Durante la etapa 116, el pH de la corriente que contiene material objetivo de preferencia varía de aproximadamente pH 4 a aproximadamente pH 9 y aún más de preferencia de aproximadamente pH 5.5 a aproximadamente pH 8. En algunos casos, un ajuste de pH puede ser requerido antes de la etapa 116. El pH, cuando es demasiado alto o demasiado bajo, puede causar que el agente de fijación soluble (discutido enseguida) precipite fuera de la solución (por ejemplo, cuando el pH es demasiado alto, el agente de fijación puede precipitar fuera de la solución como un carbonato o hidróxido y cuando el pH es demasiado bajo el agente de fijación puede precipitar fuera de la solución como un sulfato) .

Un agente quelante se puede adicionar a la solución acuosa del agente de fijación soluble para incrementar la solubilidad del agente de fijación en la solución acuosa. Un agente quelante típico es un compuesto químico que contiene por lo menos dos entidades no de metal capaz de enlazar a un átomo de metal y/o ión. Mientras que no se desea que sea limitado por alguna teoría, los agentes quelantes funcionan al hacer varios enlaces químicos con iones metálicos. Agentes quelantes ejemplares incluyen ácido etilendiamina tetraacético (EDTA) , dimercaprol (BAL) , ácido dimercaptosuccínico (DMSA) , ácido 2 , 3-dimercapto-l-propanesulfónico (DMPS), y ácido alfa lipoico (ALA), ácido aminofenoxietano-tetracético (BAPTA) , deferasirox, deferioprona, deferoxamina, ácido dietilen triamina pentaacético (DTPA) , sulfonato de dimercapto-propano (DMPS) , ácido dimercaptosuccínico (DMSA) , ácido etilendiamina tetraacético (versante de disodio de calcio) (CaNa2-EDTA) , ácido tetraacético de etilenglicol (EGTA) , D-penicilamina, ácido metanosulfónico, ácido metanofosfónico y mezclas de los mismos .

El agente de fijación soluble puede además incluir un aditivo orgánico o inorgánico. De preferencia, el aditivo es uno o más de un floculante, coagulante y espesante, para inducir floculación, asentamiento y/o formación de los sólidos precipitados. Ejemplos de tales aditivos incluyen cal, alumbre, cloruro férrico, sulfato férrico, sulfato ferroso, sulfato de aluminio, aluminato de sodio, cloruro de polialuminio, tricloruro de aluminio, polielectrolitos , poliacrilamidas, poliacrilato y los similares.

En una configuración del proceso, la corriente que contiene material objetivo incluye, además del material objetivo, un producto valioso disuelto como un catión disociado o disuelto. En otras palabras, el producto valioso disuelto no está, bajo las condiciones de la corriente, en la forma de un oxianión pero ocurre como un ion metálico positivamente cargado. Cuando se adiciona el agente de fijación soluble, la mayoría del material objetivo se precipita mientras que la mayoría del producto valioso permanece disuelto en la solución que contiene el precipitado .

En la etapa 124, por lo menos la mayoría del precipitado que contiene material objetivo en la suspensión resultante se separa del agente de lixiviación acuoso, (que puede ser reciclado en la etapa 104) para formar el precipitado que contiene material objetivo separado 128 (que incluye la mayoría del material objetivo) y la corriente tratada 140 (que incluye la mayoría del agente de lixiviación). Después de , la etapa 124, la corriente tratada 140 típicamente contiene no mas de aproximadamente 500 ppm y aún más típicamente no más de aproximadamente 50 ppm de material objetivo disuelto.

El agente de fijación soluble residual disuelto en el agente de lixiviación acuoso se puede remover al adicionar una sal, tal como una sal de ácido mineral (por ejemplo, NaCl) o un haluro (por ejemplo, un fluoro de metal alcalino metal alcalinotérreo) , u oxianión seleccionado, tal como fosfato o sulfato, al agente de lixiviación acuoso. Alternativamente, la tierra rara soluble se puede oxidar, tal como al dispersar con oxígeno, a un estado de oxidación más alto, opcionalmente seguido por el ajuste del pH a un pH más alto, para precipitar la tierra rara como un compuesto insoluble, tal como un óxido de tierra rara. En otra técnica, el pH del agente de lixiviación acuosa se incrementa, de preferencia un pH de por lo menos aproximadamente pH 7 y aún más de preferencia un pH de por lo menos aproximadamente pH 10 para precipitar fuera el agente de fijación soluble residual. La remoción del agente de fijación soluble en exceso puede ocurrir antes o después de la etapa 124.

El precipitado que contiene material objetivo separado 128 se elimina de agua en la etapa 132 para formar el precipitado eliminado de agua 136. De preferencia, la eliminación de agua se realiza durante un tiempo y a una temperatura suficiente para remover por lo menos aproximadamente 50% y aún más de preferencia por lo menos aproximadamente 75% del agua contenida dentro del precipitado que contiene material objetivo separado 128. Típicamente, el precipitado que contiene material objetivo separado 128 será eliminado de agua durante un tiempo que varía de aproximadamente 0.1 a aproximadamente 24 horas a una temperatura que varía de aproximadamente 0 a aproximadamente 250°C, con aproximadamente 8 horas a aproximadamente 100°C que es aún más preferido. El precipitado eliminado de agua 136 es típicamente un aglomerado de baja área de ' superficie que tiene una alta densidad en volumen y baja solubilidad en el agente de lixiviación acuoso. Con arsénico (V) es el material objetivo y el cerio (III) es el agente de fijación soluble, se cree que el precipitado es predominantemente gasparita (arseniato de cerio) . Típicamente, el material eliminado de agua incluye por lo menos aproximadamente 5% en peso, aún más de preferencia por lo menos aproximadamente 10% en peso, y aún más de preferencia por lo menos aproximadamente 20% en peso del material objetivo. El precipitado eliminado de agua 136 contiene de preferencia a lo mas la mayoría aun más de preferencia por lo menos aproximadamente 85% del material objetivo disuelto en la corriente que contiene material objetivo 108 mientras que la corriente tratada 140 contiene típicamente no más de aproximadamente 25% del material objetivo disuelto en la corriente que contiene material objetivo 108.

En una configuración, la etapa 116 se realiza utilizando una solución de sal de tierra rara concentrada y acídica adicionada a una velocidad relativamente rápida para producir un precipitado que secuestra más arsénico para una cantidad dada de tierra rara que se anticipa basado en los cálculos de "mejor caso" teóricos (que es para una relación molar de tierra rara : arsénico de 1:1). La concentración de sal de tierra rara en la solución de sal es de preferencia por lo menos aproximadamente 50 g/L, aún más de preferencia de aproximadamente 100 a aproximadamente 400 g/L, y aún más de preferencia de aproximadamente 300 a aproximadamente 400 - g/L. El pH preferido de la solución de sal es no más de aproximadamente pH 2 y aún más de preferencia no más de aproximadamente pH 0. Una formulación particularmente preferida incluye una solución de cerio en el estado de oxidación +3 y/o +4 que comprende iones contrarios de cloruro y/o nitrato. El precipitado resultante tiene una baja densidad y es similar a un el. El precipitado está sustancialmente libre de cualquiera de las fases cristalinas de arsénico y sólidos de tierra rara. Por cada mol de tierra rara (por ejemplo, cerio (III) o (IV) en el gel, hay típicamente más de un mol de arsénico, más típicamente por lo menos aproximadamente 1.1 moles de arsénico, y aún más típicamente por lo menos aproximadamente 1.25 moles de arsénico.

En otra configuración, se produce un precipitado de tierra rara-material objetivo novedoso. En un proceso, la tierra rara es cerio en el estado de oxidación +3, y el material objetivo es arsénico en el estado de oxidación +5. De preferencia, el cerio está en la forma de cloruro de cerio (CeCl3) y/o nitrato ce cerio (Ce(N03)3) . La corriente que contiene material objetivo 108 comúnmente tiene un pH acídico y aún más comúnmente un pH de no más de aproximadamente pH 5. Después de o concurrentemente con la adición del agente de fijación soluble que contiene tierra rara, el pH de la corriente que contiene material objetivo 108 se eleva a un segundo pH, de preferencia por lo menos aproximadamente pH 6 y aún más de preferencia en el intervalo de aproximadamente pH 6 a aproximadamente pH 10. El pH de la corriente que contiene material objetivo 108 se eleva con una base fuerte, tal como un hidróxido de metal alcalino y sal de grupo I de amoniaco, amidas y aminas primarias, secundarias, terciarias o cuaternarias, con hidróxido de metal alcalino que son más preferidos, e hidróxido de metal alcalino que son aun más preferidos. El precipitado tiene una estructura de cristal diferente de gasparita. La gasparita (CeAs04) tiene un grupo de espacio monoclínico con una estructura de tipo monazita. Mientras que no se desea que sea limitado por alguna teoría, se cree que la estructura de cristal del precipitado pertenece a un grupo de espacio trigonal, tal como aquel de un compuesto de manera aparente estructuralmente análogo, BiP04 (?2?)0.67 con el grupo de espacio P3i21. El número de carta de PDF para el BiP04 hidratado trigonal es 01-080-0208. - Además se cree que la fórmula de precipitado es REAs04 (H20)x, donde 0 < X < 10 y "RE" es un elemento de tierra rara. Las moléculas de agua se cree que ocupa las posiciones de red o se cree que son empacadas, en la estructura cristalina.

En otra configuración, el agente de fijación soluble se combina con otros agentes de remoción de arsénico para formar un aditivo de sal mezclado. Por ejemplo, el agente (s) de fijación soluble se combinan con uno o más de no tierras raras que tienen un estado de oxidación +3, particularmente un metal de transición aumentado de los Grupos 13 de la Tabla Periódica de los Elementos, con aluminio o hierro en el estado de oxidación +3 que es preferido. De preferencia, el agente de fijación soluble es un metal de tierra rara en el estado de oxidación +3, y el agente de fijación soluble y el metal no de tierra rara están en cada uno en la forma de sales disociables en agua. Por ejemplo, una mezcla de sal doble se forma al mezclar cloruro de cerio (III) con cloruro de aluminio (III) . En otro ejemplo, la mezcla de sal doble se forma al mezclar cloruro de lantano (III) con cloruro de aluminio (III) . En otro ejemplo, la mezcla de sala doble se forma al mezclar cloruro de lantano (III) con cloruro de hierro (III) · En una formulación preferi .da, por lo menos un mol del meta 1 no de tierra rara está presente por cada mol del agente de fijación soluble de tierra rara. En una formulación más preferida, por lo menos 3 moles del metal de no tierra rara están presentes por cada mol del agente de fijación soluble de tierra rara. En aun una formulación más preferida, por lo menos un mol del metal no de tierra rara que tiene un estado de oxidación de +3 está presente por cada mol del agente de fijación soluble de tierra rara que tiene un estado de oxidación de +3. En todavía aun una formulación más preferencia, por lo menos 3 moles del metal no de tierra rara que tiene un estado de oxidación de +3 están presentes por cada mol del agente de fijación soluble de tierra rara que tiene un estado de oxidación de +3.

Las condiciones del contacto para el aditivo de sal mezclado y la corriente que contiene material objetivo 108 dependen de la aplicación. El aditivo de sal mezclado puede tener cualquier pH; esto es, la sal mezclada puede tener un pH acidico, neutro o básico. De preferencia, el aditivo de sal mezclado tiene un pH menor, que es más acidico, que la corriente que contiene material objetivo 108 pH. Más de preferencia, el aditivo de sal mezclado tiene un pH acidico, particularmente cuando el pH de la corriente que contiene material objetivo 108 es básico. El aditivo de sal mezclado, que es típicamente una solución de sal basada en lantánido bimetálico, se pone en contacto con la corriente que contiene material objetivo 108 en temperatura estándar o más alta. El pH de la corriente que contiene material objetivo 108, antes y después de la adición de la sal mezclada, puede variar de aproximadamente pH 0 a aproximadamente pH 14. Más de preferencia, el pH de la solución mezclada varía de aproximadamente pH 8.5 a aproximadamente pH 13.5. La solución de sal mezclada se puede poner en contacto con la corriente que contiene material objetivo sobre un amplio intervalo de temperatura, de preferencia de aproximadamente el punto de congelación de la corriente a aproximadamente el punto de ebullición de la corriente que contiene material objetivo.

El contacto de la sal basada en lantánido bimetálico y la corriente que contiene material objetivo 108 produce un precipitado. Cuando el material objetivo es arsénico, el precipitado es, por ejemplo, creído que es arsenoflorencita- (RE) [ (RE) Al3 (As04) 2 (OH) 6] cuando el aditivo de sal mezclado comprende una tierra rara ("RE") y aluminio (III) y graulichita- (RE) [ (RE) Fe3 (As04) 2 (OH) 6] cuando el aditivo de sal mezclado comprende una tierra rara y hierro (III) · La fase líquida separada de la solución que contiene precipitado 120 (después en la presente la corriente tratada 140) retiene la mayoría, sino es que todo, de los sulfuros disueltos, mientras que el precipitado que contiene material objetivo 128 contiene la mayoría, sino es que todo, el material objetivo, tierra rara y las no tierras raras contenidas en el aditivo de sal mezclado. Como se puede observar de las fórmulas minerales anteriores, la relación de tierra rara a arsénico es por lo menos aproximadamente 1:2, que representa una reducción significante en el consumo de tierra rara con referencia a las configuraciones observadas en lo anterior en los cuales los arseniatos de tierra rara [REAs04] , son precipitados.

En otra configuración, el agente de fijación soluble es un aditivo de sal no de tierra rara que no incluyen, o está sustancialmente libre de, metales de tierra rara. Por ejemplo, la no tierra rara es particularmente un metal de transición o metales de los Grupos 13 de la Tabla Periódica de los Elementos, con aluminio en el estado de oxidación +3 que es preferido. De preferencia, el agente de fijación soluble está en la forma de una sal no de tierra rara (en un estado de oxidación +3) que sustancialmente se disocia en agua bajo condiciones estándares (por ejemplo, STP) .

Las condiciones del contacto para el aditivo de sal mezclado y la corriente que contiene material objetivo 108 no son criticas. Aunque el pH de la solución de aditivo de sal puede ser acidico o básico, el pH preferido es acidico, particularmente cuando el pH de la corriente que contiene material objetivo 108 es básico. La solución de aditivo de sal se pone en contacto con la corriente que contiene material objetivo 108 en temperatura estándar (por ejemplo, STP) o más alta. El pH de la corriente que contiene material objetivo 108, antes y después de la adición de sal, puede variar de aproximadamente pH 0 a aproximadamente pH 14. Más de preferencia, el pH de la solución mezclada varia de aproximadamente pH 8.5 a aproximadamente pH 13.5. La solución de sal mezclada se puede adicionar a la corriente que contiene material objetivo sobre un amplio intervalo de temperatura, de preferencia de aproximadamente el punto de congelación a aproximadamente el punto de ebullición de la corriente que contiene material objetivo.

Un precipitado se forma del contacto de la solución de aditivo de sal con la corriente que contiene material objetivo 108. Cuando el material objetivo es arsénico, el precipitado se cree que es alarsita [AlAs04] o mansfieldita [AlAs04 ' H20] cuando el aditivo de sal mezclado comprende aluminio (III) y escorodita [FeAs04] cuando el aditivo de sal mezclado comprende hierro (III) .

La fase líquida separada de la solución que contiene el precipitado 120 (o corriente tratada 140) retiene la mayoría, sino es que todo, los sulfuros disueltos mientras que la mayoría, sino es que todo, del material objetivo y el metal no de tierra rara en estado de oxidación +3 están contenidos en el precipitado que contiene material objetivo 128.

En una configuración del proceso descrito en lo anterior, la corriente que contiene material objetivo incluye producto (s) valioso disuelto en una forma diferente como oxianiones. La corriente se somete a las etapas 112 (opcionales) 120, 124 y 128 par5a formar una solución tratada y un precipitado que contiene material objetivo. Por lo menos la mayoría, sino es que todo, el producto (s) valioso disuelto permanece en solución para la recuperación mediante cualquier técnica adecuada. Mientras que no se desea que sea limitado por alguna teoría, se cree que los agentes de fijación de tierra rara solubles e insolubles comúnmente no remueven el metal y los cationes disociados metaloides de la solución. Esto puede permitir que el metal y los oxianiones metaloides pueden ser removidos selectivamente en una solución que contiene tanto metal y oxianiones metaloides y cationes disociados .

Una segunda modalidad luego será discutida con referencia a la Fig. 2.

Se proporciona una corriente que contiene material objetivo 200. La corriente que contiene material objetivo 200 puede ser la corriente 108 o cualquier corriente del proceso, subproducto y corriente de desecho de industrias tales como: minería; refinación de metal; manufactura de acero; manufactura de vidrio; manufactura de metal, trabajo y/o procesamiento; producción química y petroquímica, procesamiento y manufactura; corrientes producidas del tratamiento y/o remediación de una tierra contaminada, un lodo de agua de desecho y los similares. Ejemplos específicos de corrientes que llevan material objetivo incluyen soluciones de lixiviación pregenantes o barren y/u otras corrientes de efluente, tal como agua contaminada. Mientras que las porciones de la descripción en la presencia de la remoción del arsénico de residuos de minería y residuos de operaciones hidrometalúrgicas, tales referencias son ilustrativas y no deben ser consideradas como limitantes. Como será apreciado por uno de habilidad ordinaria en la técnica, las enseñanzas <son aplicables a otros materiales objetivos.

La concentración de material objetivo en la corriente 200 es típicamente la misma como la concentración de material objetivo en la corriente que contiene material objetivo 108. El arsénico, por ejemplo, puede estar presente en concentraciones de más de aproximadamente 20 ppb de arsénico y aun más 1, 000 ppb de arsénico. La corriente 200 puede incluir otros componentes disueltos, tales como sulfuros y/o sulfatos en concentraciones mencionadas en otra parte en esta descripción. El pH de la corriente 200 puede ser acídica, neutro o básico, dependiendo de la aplicación. La corriente 200 también puede incluir sólidos disueltos con un nivel de sólidos disueltos totales ("TDS") común que es por lo menos aproximadamente 5 g/L, más comúnmente por lo menos aproximadamente 20 g/L, y aún más comúnmente por lo menos aproximadamente 100 g/L.

En la etapa 204, la corriente 200 se pone en contacto con un agente de fijación insoluble para formar un agente de fijación insoluble cargada con material objetivo 212 y una corriente tratada 208. De preferencia, la mayoría, y aun más de preferencia aproximadamente 75% o más, del material objetivo se carga en el agente de fijación insoluble. El material objetivo forma una composición con el agente de fijación insoluble. La afinidad del agente de fijación insoluble para materiales objetivo específicos se cree que es una función del pH y/o concentración del material objetivo. El agente de fijación insoluble es comúnmente utilizado como un particulado en un lecho fijo o fluidizado y, en ciertas configuraciones, puede ser deseable para el uso en un reactor de tanque agitado. En una configuración, el agente de fijación insoluble está contenido en una o más columnas arregladas en serie o paralelo. En una configuración, el agente de fijación insoluble incluye un agente floculante y/o dispersante, tal como aquellos discutidos en lo anterior, para mantener una distribución de partícula sustancialmente uniforme en el lecho.

Para algunos agentes de fijación insolubles, la etapa 204 puede ser precedida por una etapa de oxidación 112 para oxidar el material objetivo para mejor eficiencia de remoción del material objetivo y/o afinidad del material objetivo para el agente de fijación insoluble.

El agente de fijación insoluble es de preferencia una tierra rara y está en una forma que es sustancialmente insoluble en agua. El agente de fijación insoluble puede ser, por ejemplo, un óxido de tierra rara hidratada o anhidro, fluoruro, carbonato, fluorocarbonato o silicato de escandio, itrio o un lantanoide, con un óxido de cerio que es preferido y óxido de cerio (IV) aún más preferido. El agente de fijación insoluble es de preferencia un sólido finamente dividido que tiene un área de superficie promedio de entre aproximadamente 25 m2/g y aproximadamente 500 m2/g, más de preferencia entre aproximadamente 70 m2/g y aproximadamente 400 m2/g, y aún más de preferencia entre aproximadamente 90 m2/g y aproximadamente 300 m2/g.

El agente de fijación insoluble se puede mezclar o incluir otros componentes, tales como materiales de intercambio iónico (por ejemplo, resinas de intercambio iónico sintética) , carbón poroso tal como carbón activado, peróxidos de metal (por ejemplo, alúmina, sílice, sílice-alúmina, gamma-alúmina, alúmina activada, alúmina acidificada y titania) . Óxidos de metal que contienen aniones de metal inestables (tal como oxicloruro de aluminio) , refractarios no de óxido (por ejemplo, nitruro de titano, nitruro de silicio y carburo de silicio) , tierra diatomácea, mulita, materiales poliméricos porosos, aluminosilicatos cristalinos tales como zeolitas (sintéticas o que ocurren naturalmente) , sílice-alúmina amorfa, minerales y arcillas (por ejemplo, bentonita, esmectita, caolín, dolomita, montmorilonita y sus derivados), resinas de intercambio iónico, materiales de silicato de metal de cerámica porosa y minerales (por ejemplo, uno del fosfato y clases de óxido) , sales férricas y materiales fibrosos (incluyendo sintéticos, (por ejemplo, sin limitación, poliolefinas, poliésteres, poliamidas, poliacrilatos y combinaciones de los mismos) y natural (tal como, sin limitación, fibras basadas en planta, fibras basadas en animal, fibras basadas inorgánicas, celulósico, algodón, papel, vidrio y combinaciones de los mismos) .

El agente de fijación insoluole puede ser derivado de la precipitación de una sal de metal de tierra rara o de la descomposición térmica de, por ejemplo, un carbonato u oxalato de metal de tierra rara a una temperatura de preferencia entre aproximadamente 100 a aproximadamente 700 y aún más de preferencia entre aproximadamente 180 y 350 °C en un horno en la presencia de un oxidante, tal como aire. La formación del agente de fijación insoluble es además discutido en la solicitud norteamericana copendiente No. de serie 11/932,837, presentada el 31 de Octubre del 2007, la cual es incorporada en la presente por esta referencia.

Aunque el agente de fijación insoluble preferido comprende un compuesto de tierra rara, se pueden emplear otros agentes de fijación. Cualquier agente de fijación, ya sea sólido, liquido, gaseoso o gel, que es efectivo en fijar el material objetivo en solución a través del intercambio iónico de precipitación, o algún otro mecanismo puede ser utilizado. Ejemplos de otros agentes de fijación incluyen por lo menos aquellos expuestos en lo anterior.

En una configuración, el agente de fijación insoluble es un particulado agregado que tiene un área de superficie media de por lo menos aproximadamente 1 m2/g. Dependiendo de la aplicación, se pueden desear áreas de superficie más altas. Por ejemplo, los particulados agregados pueden tener un área de superficie de por lo menos aproximadamente 5 m2/g; en otros casos, más de aproximadamente 10 m2/g; y, en todavía otros casos, más de aproximadamente 25 m2/g. Cuando se desea el área de superficie más altas, los particulados pueden tener un área de superficie de más de aproximadamente 70 m2/g; en otros casos, más de aproximadamente 85 m2/g; en todavía otros casos, más de aproximadamente 115 m2/g; y, en todavía otros casos, más de aproximadamente 160 m2/g. Los particulados agregados pueden incluir un aglutinante polimérico, tal como polímeros termoendurecibles , polímeros termoplásticos , polímeros elastoméricos, polímeros celulósicos y vidrios, por lo menos uno para enlazar, fijar y/o atraer los constituyentes del agente de fijación insoluble particulados que tienen una o más de tamaño deseado, estructura, densidad, porosidad y propiedades del fluido.

El agente de fijación insoluble puede incluir uno o más auxiliares de flujo, con o sin un aglutinante. Los auxiliares de flujo pueden mejorar la dinámica de fluido de un fluido arriba y/o a través del agente de fijación insoluble para prevenir la separación de los componentes de la suspensión, previniendo el asentamiento de materiales finos y, en algunos casos, mantener el agente de fijación y otros componentes en el lugar adecuado.

Las condiciones de operación del proceso 200 deben ser controladas. Cuando el arsénico es el material objetivo, por ejemplo, el agente de fijación insoluble, bajo condiciones del proceso apropiadas, selectivamente remueve por lo menos la mayoría del arsénico mientras que deja por lo menos la mayoría del producto valioso como especies disueltas (catiónicas) en solución. Aunque el agente de fijación insoluble puede efectivamente fijar el arsénico de las soluciones sobre un amplio intervalo de niveles de pH, el pH de la corriente que contiene material objetivo de preferencia es no más de aproximadamente pH 6 y aún más de preferencia varía de aproximadamente pH 2 a aproximadamente pH 5 para adsorber tanto el arsénico (V) como el arsénico (III) . El arsénico (III) se sorbe sobre el agente de fijación insoluble sobre un amplio intervalo de pH mientras que el arsénico (V) se sorbe de preferencia por el agente de fijación insoluble en niveles de pH inferiores. La solución acuosa puede contener sólidos disueltos, con un contenido de sólido disuelto total de por lo menos aproximadamente 50 g/L que es típico .

La corriente tratada de 208 tiene, con relación a la corriente 200, una concentración reducida del material objetivo. Comúnmente, la mayoría, aún más comúnmente aproximadamente 75% o más, y aún más comúnmente aproximadamente 95% o más del material objetivo de la corriente 200 se carga en el agente de fijación insoluble. En una aplicación, la corriente tratada 208 de preferencia no tiene más de aproximadamente 1,000 ppm, aún más de preferencia no más de aproximadamente 500 ppm, aún más de preferencia no más de aproximadamente 50 ppm, y aún más de preferencia no más de aproximadamente 5 ppm del material objetivo.

Cuando ocurre un grado preseleccionado de la carga de material objetivo, el agente de fijación cargado con material objetivo 212 se pone en contacto, en la etapa 216, con una solución de separación, o agente de liberación 238 para descargar, o disolver, de preferencia en la mayoría y aún más de preferencia aproximadamente 95% o más del agente y formar un agente de fijación barren 220 (que es reciclado a la etapa 204) y una solución de separación rica en material objetivo 224. Cualquier solución de separación acídica, neutra o básica o agente de liberación puede ser empleado. El proceso de desorción del agente de fijación insoluble cargado con tierra rara se cree que es un resultado de uno o más de: 1) una afinidad más fuente por la tierra rara para el agente de liberación que el material objetivo sorbido o su composición y 2) un ajuste hacia arriba o hacia abajo de la oxidación de tierra rara sobre la superficie del agente de fijación 212 y/o del material objetivo sorbido y/o el oxianión que contiene material objetivo sorbido.

En una aplicación, la solución de separación es alcalina y comprende una base fuerte, que incluye las bases fuertes discutidas en lo anterior. Mientras que no se desea que sea limitada por alguna teoría, se cree que, en altas concentraciones, los iones hidróxido compiten con, y desplazan, los oxianiones de la superficie del agente de fijación insoluble. En una formulación, la solución y separación incluye un compuesto caustico en una cantidad que varía de preferencia de aproximadamente 1 a aproximadamente 15% en peso, aún más de preferencia de aproximadamente 1 a aproximadamente 10% en peso, y aún más de preferencia de aproximadamente 2.5 a aproximadamente 7.5% en peso, con aproximadamente 5% en peso que es aún más preferido.

El pH preferido de la solución de separación 238 es de preferencia más grande (por ejemplo, más básico) que el pH en el cual el material objetivo se cargó en el agente de fijación 212. La solución de separación 238 pH es de preferencia por lo menos aproximadamente pH 10, aún más de preferencia por lo menos aproximadamente pH 12, y aún más de preferencia por lo menos aproximadamente pH 14.

En otra aplicación, la (primera) solución de separación comprende un oxalato o etanodioato, que, con relación a los oxianiones que contienen material objetivo, es preferencialmente sorbido, sobre un amplio intervalo de pH, por el agente de fijación insoluble. En una variación del proceso para desorber los iones oxalato, el agente de fijación insoluble se pone en contacto con una segunda solución de separación (no mostrada) que tiene un pH de por lo menos aproximadamente pH 9 y aún más de preferencia por lo menos aproximadamente pH 11 para desorber los iones de oxalato y/o etanodioato a favor de los iones de hidróxido. Una base fuerte se prefiere para la segunda solución de separación (no mostrada) . Alternativamente, los aniones de oxalato y/o etanodioato sorbido se pueden calentar en una temperatura preferida de por lo menos aproximadamente 500 °C para descomponer térmicamente los iones de oxalato y/o etanodioato sorbidos y removidos del agente de fijación insoluble.

En otra aplicación, la (primera) solución de separación 238 incluye un oxianión de intercambio fuertemente adsorbente, tal como fosfato, carbonato, silicato, óxido de vanaido o fluoruro, para desplazar el oxianión que contiene material objetivo sorbido. La primera solución de separación tiene una concentración relativamente alta del oxianión de intercambio. La desorción del oxianión de intercambio se hace en un pH diferente (más alto) y/o concentración de oxianión de intercambio que la primera solución de separación. Por ejemplo, la desorción puede ser mediante una segunda solución de separación (no mostrada) que incluye una base fuerte y tiene una concentración menor de los oxianión de intercmabio que la concentración de oxianión en la primera solución de separación. Alternativamente, el oxianión de intercambio puede ser térmicamente descompuesto para regenerar el agente de fijación insoluble. Alternativamente, el oxianión de intercambio puede ser desorbido pro oxidación o reducción del agente de fijación insoluble u oxianión de intercambio.

En otra aplicación, la solución de separación incluye un reductor o agente de reducción, tal como ion ferroso, hidruro de aluminio de litio, hidrógeno naciente, amalgama de sodio, borohidruro de soio, ion estañoso, compuestos de sulfito, hidrasina (reducción de Wolff-Kishner) , amalgama de zinc-mercurio, hidruro de diisobutilaluminio, catalizador lindlar, ácido oxálico, ácido fórmico y un ácido carboxilico (por ejemplo, un ácido de azúcar, tal como ácido ascórbico) para reducir el material objetivo, sorbido de tierra rara y/o el oxianión que contiene material objetivo sorbido. Mientras que no se desea que sea limitado para alguna teoría o por medio de ejemplo, la reducción de superficie del agente de fijación insoluble reduce el cerio (IV) al cerio (III), que puede interactuar menos fuertemente con los materiales objetivo y oxianiones. Después de o concurrentemente con la reducción de superficie del agente de fijación insoluble, el pH se incrementa para desorber el material objetivo sorbido o su oxianión.

En otra aplicación, la solución de separación incluye un oxidante o agente de oxidación, por ejemplo, compuestos de perooxígeno (por ejemplo, peróxido, permanganato, persulfato, etc.), ozono, cloro, hipoclorito, reactivo de Fenton, oxigeno molecular, fosfato, dióxido de azufre y los similares, que oxida el material objetivo sorbido y/o , su oxianión a un estado de oxidación más alto, por ejemplo, arsénico (III) a arsénico (V), seguido por un ajuste de pH y un proceso de desorción. La desorción del arsénico (V) de los compuestos de tierra rara insolubles, por ejemplo, típicamente ocurre a un pH de por lo menos aproximadamente pH 12 y aún más típicamente por lo menos aproximadamente pH 14.

Sin considerar los mecanismos de separación precisa, una primera concentración del material objetivo en la corriente que contiene material objetivo 200 es típicamente menor que una segunda concentración de material objetivo en la solución de separación rica en material objetivo 224. Comúnmente, la primera concentración del material objetivo es no más de aproximadamente 75% de la segunda concentración y aun más comúnmente no más de aproximadamente 50% de la segunda concentración. A manera de ejemplo, una primera concentración del arsénico está entre aproximadamente 0.1 mg/L a aproximadamente 5 g/L, y la segunda concentración de arsénico está entre aproximadamente 0.25 g/L y aproximadamente 7.5 g/L.

En la etapa 228, el material objetivo se remueve de la solución de separación rica 224 por una técnica adecuada para formar un material objetivo 232 y una solución de separación barren 236 (que es reciclada a la etapa 216) . La remoción se puede efectuar mediante cualquier técnica adecuada que incluye precipitación (tal como la utilización de un sulfuro (para metales, de transición) , un carbonato de metal alcalino térreo (para fluoruro) y una sal de tierra rara o hierro (para arsénico) ) , adsorción, absorción, electrólisis, cementación, amalgamación y los similares. En una configuración, el material objetivo se precipita utilizando un agente de fijación de tierra rara soluble como es mencionado en lo anterior.

En otra modalidad, la corriente que contiene material objetivo 200 es la corriente que contiene material objetivo 104 (Fig. 1A) y las etapas 204 y 216 se realizan inmediatamente antes de la etapa 112 o después de la etapa 112 y antes de la etapa 116 para incrementar la concentración del material objetivo en la solución antes de la etapa 116. Esto puede proporcionar beneficios, tal como el manejo de volúmenes reducidos de soluciones acuosas en la etapa 116. Adicionalmente, cuando el arsénico es el material objetivo y la solución que es tratada contiene metales disueltos, el desempeño de la remoción de arsénico utilizando un agente de fijación insoluble antes de la precipitación por el agente de fijación soluble puede aislar y .selectivamente remover el arsénico de los otros metales. Como será apreciado, el agente de fijación soluble puede no exclusivamente precipitar arsénico y puede disminuir/remover los metales disueltos también .

EXPERIMENTAL Los siguientes ejemplos se proporcionan para ilustrar ciertas modalidades de la invención y no se van a considerar como limitaciones de la invención, como se expone en las reivindicaciones adjuntas. Todas las partes y porcentajes están en peso a menos que se especifique de otra manera .

EJEMPLO 1 Un conjunto de pruebas se condujeron para determinar una capacidad de carga de arsénico máxima de cloruro de cerio (III) CeCl3 soluble en una corriente que contiene arsénico 108 para reducir la concentración de arsénico a menor que 50 ppm. Como se muestra por la Tabla 1, las corrientes que contienen arsénico 108 (después en la presente soluciones de lixiviación alcalina) probadas tuvieron las siguientes composiciones: Tabla 1 Prueba Volumen Na2C03 Na2S0 Na2HAs0 - As g/L Número de DI (g) (g) 7H20 (g) (mL) 1 500 10 8.875 1.041 0.5 2 500 10 8.875 2.082 1 3 500 10 8.875 4.164 2 4 500 10 8.875 6.247 3 5 500 10 8.875 8.329 4 6 500 10 8.875 10.411 5 7 500 10 8.875 12.493 6 inicial de las siete soluciones lixiviación alcalinas fue aproximadamente pH 11, las temperaturas de las soluciones fueron aproximadamente 70 a 80 °C, y los tiempos de reacción fueron aproximadamente 30 minutos .

Siete soluciones de lixiviación alcalina se hicieron con concentraciones de arsénico (V) , variantes, que se pueden observar en la Tabla 1 anterior. Cada solución contiene la misma cantidad de carbonato de sodio (20 g/L) y sulfato de sodio (17.75 g/L). En una primera serie de las pruebas, 3.44 mL de cloruro de cerio (CeCl3) se adicionaron a cada isoterma e iguala a 0.918 g de CeC<2 (aproximadamente 0.05 mol de Ce). En una segunda serie de pruebas, 6.88 mL de cloruro de cerio se adicionó a cada prueba e iguala a 1.836 g de CeC>2 (aproximadamente 0.1 mol de Ce). Enseguida está la guía de cómo se realizó cada prueba de isoterma.

En una primera etapa, 200 mL de la solución se midió en peso y se transfirió en un vaso Pyrex de 400 mL. El vaso luego se colocó sobre una placa caliente/agitada y se calentó a 70-80°C mientras que se agita.

En una segunda etapa, 3.44 mL de cloruro de cerio se midieron, en peso, y se vacio en el vaso de mezclado de la solución de lixiviación alcalina caliente. En la adición de cloruro de cerio, un precipitado blanco se formó instantáneamente. Para asegurar que el precipitado de cerio no fue carbonato de cerio [Ce2(C03)3 " xH20] , se realizó la etapa tres.

En la tercera etapa, 4.8 mL de HC1 concentrado se adicionaron lentamente gota a gota. Se observó efervescencia. La solución se continuó mezclado durante 30 minutos y luego se dejó enfriar durante 4 horas antes del muestreo.

Los resultados se muestran en la Tabla 2 : Análisis utilizando ICP-AES Moles Arsénico Relación Concentración Arsénico Capacidad Por Ciento Aproximados (g/L) Molar de AS Final Removido de Carga de de Cerio (CE/As) (mg/L) (mg) (mg/g) Arsénico Adicionado Removido 0.5 4.2 0 100 104 100 1.0 2.1 8 199 206 99 2.0 1.0 159 367 380 92 0.005 3.0 ' 0.7 903 412 426 69 4.0 0.5 1884 408 422 51 5.0 0.4 2663 445 461 45 6.0 0.4 3805 409 422 34 0.5 8.3 0 102 53 100 1.0 4.2 0 201 104 100 2.0 2.1 55 388 201 97 0.01 3.0 1.4 109 577 299 96 4.0 1.1 435 709 367 89 5.0 0.8 1149 759 392 76 6.0 0.7 1861 810 419 67 La Fig. 3 muestra que la capacidad de carga comienza con la nivelación en la capacidad teórica de 436 mg/g si se formó arseniato de cerio (CeAs04) , conduciendo a lo que se cree que se formó. La Fig. 4 exhibe que la relación molar de cerio o arsénico requerida para llevar la concentración de arsénico a menor de 50 ppm depende un poco entre una relación 1 molar y 2 molar. Sin embargo, en una relación 2 molar una capacidad de carga de 217 se logró. La Fig. 5 muestra resultados muy similares (esencialmente el doble de la adición de CeCl3) ; en una relación molar entre 1 y 2, la concentración de arsénico disuelto puede estar por abajo de 50 ppm. Esta capacidad se puede mejorar con una relación molar inferior y control de pH más estrecho.

EJEMPLO 2 En otro experimento, 40 gramos de partículas de dióxido de cerio (IV) se cargaron en una columna de 1 pulgada que da un volumen de lecho de aproximadamente 50 mi. El lecho de dióxido de cerio tuvo una corriente de proceso que contiene arsénico [75% As (V) , 25% As (III) ] fluye a través del lecho y exitosamente se cargó en medio con aproximadamente 44 mg de arsénico por gramo de Ce02 o con aproximadamente 1,700 mg de arsénico total adicionado a la columna. Después de esto, el lecho de dióxido de cerio cargado con arsénico tuvo el equivalente de seis volúmenes de lecho de solución de NaOH al 5% pasada a través del lecho, en un gasto de flujo de 2 mL/min. Esta solución liberó aproximadamente 80% de los 44 mg de arsénico por gramo de Ce02. Subsecuentemente, el mismo medio de cerio luego se trató nuevamente con la corriente de proceso contaminado con arsénico [75% As (V), 25% As (III)], cargando el medio con otros 25 mg de arsénico por gramo de Ce02 o con otros 1,000 mg de arsénico. Este experimento demuestra cómo regenerar, y de esta manera prolongar la vida de, el agente de fijación insoluble y muestra que el pH de la solución que contiene arsénico puede ser importante para determinar el desempeño del agente de fijación insoluble.

EJEMPLO 3 Se realizó una prueba para remover los agentes de fijación de tierra rara residuales de una , solución de lixiviación alcalina.

Quince gramos de sal de mesa (NaCl) se adicionaron a 150 mL de la solución de lixiviación alcalina que contuvo cerio residual de la adición de nitrato de cerio. La Tabla 6 muestra el comienzo (control) y las concentraciones de post-sal en la solución de lixiviación alcalina: Tabla 3 Como se puede observar de esta Tabla 3, 94% del cerio residual se ha removido.

EJEMPLO 4 En este ejemplo, el producto de cerio y arsénico se mostró que contiene más arsénico que seria anticipado basado es la estequiometria de gasparita, el producto anticipado de cerio y arsénico. Además, el patrón de difracción de rayos X sugiere que el producto es amorfo o nanocristalino y es consistente con ceria o, posiblemente, gasparita. La fase amorfa o nanocristalina no solamente permite el reciclado de agua del proceso después de la secuestración del arsénico sino de esta manera con una capacidad de remoción de arsénico mucho más grande que es observada de otra forma de adición de cerio, disminuyendo los costos del tratamiento y limitando los peligros ambientales.

Ocho tubos de centrifuga de 50 mL se llenaron con 25 mL cada uno de una solución completamente oxidada de arseniato/sulfato/NaOH mientras que otros ocho tubos de centrífuga de 50 mL se llenaron con 25 mL cada uno de una solución completamente reducida de arsenito/sulfuro/NaOH que se ha esparcido con oxígeno molecular durante 2 horas. Ambas soluciones contuvieron 24 g/L de arsénico, 25 g/L de NaOH, y el equivalente de 80 g/L de sulfuro. Cada muestra luego se trató con ya sea nitrato de cerio (IV o cloruro de cerio (III). Las soluciones de sal de cerio se adicionaron en dosis de 1, 2, 3, o 5 mL. No se hicieron ajustes de pH, y no se hizo ajustar la temperatura de 22°C ambiental.

Quince o dieciséis muestras de prueba mostraron la formación rápida de un precipitado que ocupó el volumen de ~25 mL completo. La reacción entre las dos soluciones concentradas tomó lugar casi inmediatamente, llenando el volumen de solución completo con un precipitado similar a gel. La dieciseisava muestra, que contiene 5 mL de cerio (IV) permaneció amarilla brillante hasta que se adicionaron 5 mL adicionales de NaOH al 50%, punto en el cual se formó un sólido púrpura.

Los sólidos formados de la reacción del cerio y arsénico se dieron en una hora para asentarse con poca clasificación observada. Las muestras luego se centrifugaron en 50% de velocidad durante 5 minutos. En este punto, el volumen total de la solución y el volumen de sólidos asentados se registraron, y una muestra de 5 mL se recolectó para el análisis. Puesto que más de 5 mL de solución de sobrenadante estuvo disponible (la concentración de arsénico fue 24 g/L, que significa que la concentración de cerio también fue muy elevada) , las muestras se filtraron utilizando papeles de 0.45 mieras. Las cuatro muestras con 5 m'L de sal de cerio adicionada no se filtraron. Las soluciones de sobrenadante se recolectaron y se registró el volumen.

La torta de filtro de la reacción se dejó durante el fin de semana en botes de peso de plástico arriba de un horno de secado. Setenta y dos horas después, el contenido de cada bote se pesó, y se determinó que las pelotillas fueron todavía muy húmedas (más masa presente que se adicionaron a la muestra como son los disueltos). Los sólidos semi secos de las muestras con 2 mL de solución de sal de cerio se transfirieron a un horno de secado de 130°C durante una hora, luego se analizaron mediante XRD.

Los resultados de XRD se muestran en la Fig. 6. Los resultados de XRD se presentan para gasparita (el producto esperado) y los diversos sistemas que estuvieron presentes durante los experimentos, con "ceria" correspondiente a dióxido de cerio. Como se puede observar de la Fig. 6, el análisis de XRD no detectó ninguno de los picos o fases cristalinas del desorden de arsénico y cerio en los diversos sistemas. El único material cristalino presente se identificó como NaCl, NaN03 (introducido con las soluciones de tierra rara) o Na2S04 que estuvo presente en las muestras preparadas de a2S04. Sin embargo, los picos de difracción amplios de aproximadamente 29, 49 y 57 grados 2-Theta podrían ser indicativos de partículas muy pequeñas de ceria o, posiblemente, gasparita.

El contenido de arsénico de las soluciones de sobrenadante se midieron utilizando ICP-AES. Se observó que tanto el cerio (IV como el cerio (III) efectivamente removió el arsénico del sistema a aproximadamente el mismo grado. Como se puede observar de la Tabla 4 enseguida en la Fig. 7, una diferencia más grande en la remoción de arsénico se encontró entre el sistema completamente oxidado, y el sistema que fue completamente reducido antes del esparcimiento de oxígeno molecular. La Fig. 7 muestra una gráfica para micromoles de arsénico removidos en un sistema "oxidado" iniciando con arseniato y un sistema "esparcido con oxígeno molecular" iniciando con arsenito, que subsecuentemente se oxidó a arseniato a través del esparcimiento de oxígeno molecula .

Tabla 4 Arsenito/sulfuro/NaOH+02 Arseniato/sulfato/NaOH Aditivo mL Ce02 As Capacidad As ppm Capacidad de de de (g) ppm de AS As (mg/g) Cerio Ce (mg/g) cloruro 1 0.33 21200 242 20000 276 de 2 0.65 18800 271 8700 576 cerio 3 0.98 11200 324 1000 596 (III) nitrato 1 0.26 21600 265 19200 429 de 2 0.52 18800 237 8000 764 cerio 3 0.77 13600 322 3200 672 (IV) control 0 0.0 25200 24400 La Fig. 7 muestra la cantidad de arsénico consumido por la formación de sólidos precipitados, graficado como una función de la cantidad de cerio adicionado. Las concentraciones de arsénico soluble resultante de este experimento se pueden dividir en dos grupos: muestras que contienen arseniato completamente oxidado y sulfato y muestras que contienen arsenito y sulfito que fue esparcido con oxigeno molecular. El estado de oxidación del cerio utilizado como el agente de fijación soluble tuvo considerablemente menos impacto en la eficacia del proceso, permitiendo a ambos de los datos de Ce (III) y Ce (IV) se ajustaron con una sola línea de regresión para cada solución de prueba. En el caso de la solución completamente oxidada, la secuenciación de arsénico con los sólidos se incrementa en una relación molar de arsénico a cerio de 1:3, potencialmente haciendo un producto con una estequiometría de Ce3AS4.

EJEMPLO 5 Se realizó una serie de experimentos, que exitosamente sintetizó un compuesto de Ce-As novedoso. Los experimentos incorporan la precipitación de arsénico, en el estado de As (V) , de una corriente de desecho altamente concentrado de pH menor que pH 2 mediante la adición de una sal de cerio soluble en el estado de Ce (III) seguido por una titulación con una solución de hidróxido de sodio (NaOH) a un intervalo de entre pH 6 y pH 10.

En una primera prueba, una solución de 400 mL que contiene 33.5 mL de una solución de 0.07125 mol/L de NaH2As04 se agitó en un vaso de laboratorio a temperatura ambiente. El pH se ajustó a aproximadamente pH 1.5 mediante la adición de 4.0 mol/L de HN03, después de lo cual se adicionaron 1.05 g de Ce(N03)3 * 6 H20. Ningún cambio en el color o cualquier precipitado se observó en la adición de la sal de cerio (III). NaOH (1.0 mol/L) se adicionó a la solución agitada en un paso de gota a gota para llevar el pH a pH 10.1. El pH se mantuvo a pH 10.2 ± 0.2 durante un periodo de 1.5 horas bajo agitación magnética. Después de la reacción, la solución se removió de la práctica de agitación y dejó asentarse sin alterar durante 12 a 18 horas. El sobrenadante se decantó y se guardó para el análisis de ICP-MS de Ce y As . Los sólidos se filtraron a través de una membrana de celulosa de 0.4 µp? y se lavaron completamente con 500 a 800 mL de agua desionizada. Los sólidos se secaron con aire y se analizaron mediante la difracción de rayos.

En una segunda prueba, una solución de corriente de desecho simulada se preparó con los siguientes componentes: As (1,200 ppm) , F (650 ppm) , Fe (120 ppm) , S (80 ppm) , Si (50 ppm) , Ca (35 ppm), Mg (25 ppm), Zn (10 ppm), y menos de 10 ppm de Al, K, y Cu. El pH de la solución se tituló hacia abajo a pH 0.4 con HC1 concentrado (12.1 mol/L) , y la solución se calentó a 70°C. Una solución de CeCl3 (6.3 mL, 1.194 mol/L) se adicionó a la solución caliente, y el pH se incrementó lentamente a pH 7.5 mediante la adición gota a gota de NaOH (20% en peso, 6.2 mol/L). La solución luego se dejó envejecer a 70°C bajo agitación magnética durante 1.5 horas, manteniendo el pH en pH 7.5 ± 0.2. La solución luego se removió del calor y se dejó asentar sin alterar durante 12 a 18 horas. El sobrenadante se decantó y se guardó para el análisis de ICP-MS de Ce y As. Los sólidos precipitados se centrifugaron y se lavaron dos veces antes de ser filtrados a través de una membrana de celulosa de 0.4 pm y se lavaron completamente con 500 a 800 mL de agua desionizada. Los sólidos se secaron con aire y se analizaron mediante la difracción de rayos X.

En una tercera prueba, los polvos sólidos del compuesto de Ce-As novedoso se probaron para la estabilidad en una prueba de lixiviación de bajo pH. 0.5 g del compuesto de Ce-As novedoso se adicionaron a 10 mL de una solución de ácido acético con un pH de ya sea pH 2.9 o pH 5.0. El recipiente se selló y se giró durante 18 ± 2 horas a 30 ± 2 revoluciones por minuto a una temperatura ambiental en el intervalo de 22 ± 5°C. Después del tiempo de rotación requerido, la solución se filtró a través de un filtro de 0.2 mieras y se analizó mediante ICP-MS para Ce y As que puede haber sido lixiviado del sólido. Menos de 1 ppm de As se detectó por ICP-MS.

La Fig. 8 compara los resultados de Difracción de Rayos X ("XRD") para el compuesto de Ce-As novedoso (tal como CeAs 04 ' (H20)x trigonal (tanto experimental y simulado) y gasparita (tanto experimental y simulado). La Fig. 12 compara los resultados de XRD para CeAs 04 ' (H20)x trigonal (tanto experimental y simulado) y BiP 04 ' (H2O)0.67 trigonal (simulado) . Los resultados de XRD muestran que el compuesto cristalino precipitado es estructuralmente diferente de gasparita (CeAs04) , que cristaliza en un grupo de espacio monoclinico con una estructura de tipo monazita,. y es muy similar a BiP 04 ' (H20)o-67 trigonal.

Los experimentos con diferentes estados de oxidación de Ce y As demuestran que el compuesto de Ce - As novedoso requiere cerio en el estado Ce (III) y arsénico en el estado As (V) . La titulación del pH con una base fuerte, tal como hidróxido de sodio, se observa que es necesario. Como la titulación del pH con carbonato de sodio produce ya sea gasparita, un compuesto conocido que ocurre naturalmente o una combinación de gasparita y CeAs04 " (H20)x trigonal. El uso de cloruro de cerio y nitrato de cerio ambos demostraron exitosamente la síntesis exitosa del compuesto novedoso. La presencia de otras especies de metal, tal · como magnesio, aluminio, silicio, calcio, hierro, cobre y zinc, no se han mostrado que inhiben la síntesis del compuesto novedoso. La presencia de fluoruro competirá con la remoción del arsénico y produce un precipitado de CeF3 insoluble. Las soluciones que contienen solamente arsénico y cerio muestran que una relación atómica de Ce:As de 1:1 es preferible para formar el compuesto novedoso, y soluciones que contienen cerio en exceso han producido un precipitado de óxido de cerio (Ce02) además del compuesto novedoso. Adicionalmente, el compuesto novedoso aparece que es muy estable cuando se estimula con una prueba de lixiviación que requiere menos de 1 ppm de disolución de arsénico en solución de pH 2.9 y pH 5.0.

EJEMPLO 6 En una primera prueba, 50 mL de agua de desecho sintética que contiene 24 g/L de arsénico, · 25 g/L de hidróxido de sodio y 80 g/L de sulfuro de sodio se adicionó a un matraz y calentó a 70°C bajo agitación magnética. El pH de la solución inicial se encontró que es pH 12.0. La adición gota a gota de 19.6 g de solución de cloruro de cerio-aluminio (83.7 g/L Ce, 54.0 g/L Al, D=1.29 g/L) produjo un precipitado sólido blanco, escamoso. La solución de hidróxido de sodio (NaOH, 20%) se adicionó como es necesario para mantener un pH de la solución de pH 10.0 o más alto durante la adición de la solución de sal basada en lantánido bimetálico. Después de la adición completa de la solución de sal basada en lantánido bimetálico, la solución se envejece a 70°C bajo agitación magnética durante 30 minutos. Después del enfriamiento, el pH de la solución final es pH 10.4. El precipitado sólido se filtró a través de una membrana de 0.4 µp? y se secó. El análisis de ICP-AES de la alimentación y las soluciones tratadas indican que la concentración de arsénico fue disminuida de 23, 800 ppm a 4, 300 ppm. Esto es un 82% de la velocidad de remoción en una capacidad de 730 mg de arsénico/gramo de CeÜ2.

En una segunda prueba, 30 mL de agua de desecho sintética que contiene 24 g/L de arsénico, 25 g/L de hidróxido de sodio y 80 g/L de sulfuro de sodio se adicionaron a un matraz a 22 °C bajo agitación magnética. El pH de la solución inicial se encontró que pH 13.0. La adición gota a gota de 11.9 g de la solución de cloruro de cerio-aluminio (83.7 g/L Ce, 54.0 g/L Al, D=1.29 g/L) produjo un precipitado sólido blanco, escamoso. La solución de hidróxido de sodio (NaOH, 20%) se adicionó como es necesario para mantener un pH de la solución de pH 10.0 o más alto durante la adición de la solución de sal basada en lantánido bimetálico. Después de la adición completa de la solución de sal basada en lantánido bimetálico, la solución se calienta a 70°C bajo agitación magnética y se envejece durante 60 minutos. Después del enfriamiento, el pH de la solución final es pH 11.0. El precipitado sólido se centrifugó y se lavó con agua dos veces, luego se secó. El análisis de ICP-AES de la alimentación y las soluciones tratadas indica que la concentración de arsénico fue disminuida de 23,800 ppm a 2, 750 ppm. Este es un 89% de velocidad de remoción a una capacidad de 770 mg de arsénico/gramo de Ce02.

EJEMPLO 7 En una primera prueba, 30 mL de agua de desecho sintética que contiene 24 g/L de arsénico, 25 g/L de hidróxido de sodio y 80 g/L de sulfuro de sodio se adicionaron a un matraz y se calentó a 70°C bajo agitación magnética. El pH de la solución inicial se encontró que es pH 12.8. La adición gota a gota de 17.3 g de solución de cloruro de aluminio (54.0 g/L Al, D=1.20 g/L) produjo un precipitado sólido blanco, escamoso. La solución de hidróxido de sodio (NaOH, 20%) se adicionó como es necesario para mantener un pH de la solución de pH 10.0 o más alto durante la adición de la solución de cloruro de aluminio. Después de la adición completa de la solución de sal basada en aluminio, la solución se envejece a 70°C bajo agitación magnética durante 30 minutos. Después del enfriamiento, el pH de la solución final es pH 10.3. El precipitado sólido se centrifugó y se lavó con agua dos veces, luego se secó con aire. El análisis de ICP-AES de la alimentación y las soluciones tratadas indica que la concentración de arsénico fue disminuida de 23, 800 ppm a 6, 830 ppm. Esto es un 73% de velocidad de remoción a una capacidad de 200 mg de arsénico/gramo de A1203.

En una segunda prueba, 30 mL de agua de desecho sintética que contiene 24 g/L de arsénico, 25 g/L de hidróxido de sodio y 80 g/L de sulfuro de sodio se adicionaron a un matraz y se calentaron a 70°C bajo agitación magnética. El pH de la solución inicial se encontró que es pH 12.5. La adición gota a gota de 17.3 g de solución de cloruro de aluminio (54.0 g/L Al, D=1.20 g/L) produjo un precipitado sólido blanco escamoso. La solución de hidróxido de sodio (NaOH, 20%) se adicionó como es necesario para mantener un pH de la solución de pH 9.0 o más alto durante la adición de la solución de sal de aluminio. Después de la adición completa de la solución de sal de aluminio, la solución se calienta a 70°C bajo agitación magnética y se envejece durante 30 minutos. Después del enfriamiento, el pH de la solución final es pH 9.2. El precipitado sólido se centrifugó y se lavó con agua dos veces, luego se secó con aire. El análisis de ICP-AES de la alimentación en las soluciones tratadas indica que la concentración de arsénico fue disminuida de 23,800 ppm a 3,120 ppm. Este es un 87.5% de la velocidad de remoción a una capacidad de 245 mg de arsénico/gramo de AI2O3.

EJEMPLO 8 Un número de pruebas se llevaron a cabo para evaluar las precipitaciones de ion de cerio en fase de solución .

Prueba 1 : Soluciones que contienen 250 ppm de Se (IV) o Se (VI) se corrigieron con ya sea cloruro de Ce (III) o nitrato de Ce (IV) en concentraciones suficientes para producir una relación en mol de 2:1 de Se: Ce. La formación de sólidos se observó dentro de segundos de las reacciones entre Ce y Se (IV) y también cuando Ce (IV) se hizo reaccionar con Se (IV). Sin embargo, no se observaron sólidos cuando Ce (III) reaccionó con Se (VI).

Alícuotas de estas muestras se filtraron con filtro de jeringa de 0.45 mieras y se analizaron utilizando ICP-AES. Las muestras restantes se ajustaron a pH 3 cuando Ce (IV) se adicionó y a pH 5 cuando Ce (III) se adicionó. Las soluciones filtradas indicaron que Ce (III) no disminuyó significantemente la concentración de Se (VI). Sin embargo, Ce (IV) disminuyó la concentración de Se (VI) soluble de 250 ppm a 60 ppm. Aunque Ce (IV) disminuyó inicialmente la concentración de Se (IV) en el pH del sistema inicial de 1.5, después de incrementar a pH 3 >99% de Se se filtró de la muestra. Ce (III) disminuyó la concentración de Se (IV) de 250 ppm a 75 ppm en la adición y el ajuste a pH 5.

Prueba 2 : Soluciones que contienen 250 ppm de Cr (VI) se corrigieron con un equivalente molar de cerio suministrado ya sea como cloruro de Ce (III) o nitrato de Ce (IV) . La adición de Ce (III) al cromato no tuvo efecto visible inmediato sobre la solución, ' sin embargo 24 horas después apareció un precipitado fino de sólidos oscuros. En contraste, la adición de Ce (IV) condujo a la formación inmediata de una cantidad grande de sólidos.

Como con el ejemplo previo, se filtraron las alícuotas, y el pH se ajustó a pH 3 con Ce (IV) y pH 5 para Ce (III) . La adición de Ce (III) tuvo un impacto insignificante en la solubilidad de Cr, sin embargo Ce (IV) removió casi 90% del Cr de la solución en pH 3.

Prueba 3: Soluciones que contienen 250 ppm de fluoruro se corrigieron con cerio en una relación molar 1:3 de cerio: fluoruro . Nuevamente el cerio se suministró en ya sea como cloruro de Ce (III) o nitrato de Ce (IV) . Mientras que Ce (IV) inmediatamente formó un precipitado sólido con el fluoruro, Ce (III) no produjo cualquiera de los sólidos de fluoruro visibles en el intervalo de pH de 3 - 4.5.

Prueba : Soluciones que contienen 50 ppm de molibdeno estándar Spex ICP, presumiblemente molibdato, se corrigieron con un equivalente molar de cloruro de Ce (III) . Como con las muestras previas, un sólido se observó después de la adición de cerio y unas alícuotas se filtraron a través de un filtro de jeringa de 0.45 mieras para el análisis de ICP. El pH 3, casi 30 ppm de Mo permaneció en solución, pero a medida que el pH se incrementó a 5, la concentración de Mo descendió a 20 ppm, y cerca de pH 7 a la concentración de Mo se mostró que es solamente 10 ppm.

Prueba 5 : Soluciones que contienen 50 ppm de fosfato se corrigieron con un equivalente molar de cloruro de Ce (III). La adición causó la precipitación inmediata de un sólido. La concentración de fosfato, como es medido mediante la cromatografía iónica, descendió a 20-25 ppm en el intervalo de pH de 3-6.

EJEMPLO 9 Una serie de pruebas se realizaron para determinar si ciertos halógenos, particularmente fluoruro, interfieren con arsénico u otra remoción de material objetivo cuando se utiliza cloruro de cerio (CeCl3) . Esto será determinado al hacer un estudio de comparación ehtre una solución de extracto que contiene fluoruro y una sin fluoruro. Para los materiales utilizados fueron: CeCl3 (1.194 M Ce o 205.43 g/L REO) y 400 mL del extracto. Los constituyentes de la solución de extracto se muestran en las Tablas 5-6: Tabla 5. Cantidad de Reactivos Adicionados Tabla 6. Concentraciones de Analito Calculadas Elemento Concentración Concentración Teórica Teórica (mg/L) Sin (mg/L) Fluoruro Cl 19032 15090 Na 1664 862 K 24 22 Cu 4 4 Fe 125 124 Zn 11 11 As 1271 1271 Mg 25 20 Ca 36 36 Al 16 16 Si 50 50 S 79 79 F 663 0 El pH inicial de la solución de extracto fue pH ~0-1. La temperatura de la solución de extracto se elevó a 70°C. El tiempo de reacción o residencia fue aproximadamente 90 minutos .

El procedimiento para precipitar arseniato de cerio con y sin la presencia de flúor es como sigue: Etapa 1 : Dos soluciones de extracto sintéticas de 3.5 L se prepararon, una sin flúor y una con flúor. Ambas soluciones contuvieron los constituyentes listados en lo anterior.

Etapa 2 : 400 mL de la solución de extracto sintética se midió aritméticamente (402.41 g) y se transfirió en un vaso Pyrex de 600 mL. El vaso luego se colocó en una placa caliente/agitación y se calentó a 70°C mientras que es agitada .

Etapa 3 : Bastante cloruro de cerio se adicionó a la solución de extracto para cumplir una relación molar predeterminada de cerio a arsénico. Por ejemplo, para lograr una relación molar de uno mol de ceria a un mol de arsénico 5.68 mL de cloruro de cerio se midió gravimétricamente (7.17 g) y se adicionó a la solución de BHP agitada. En la adición de cloruro de cerio un precipitado amarillo/blanco se formó instantáneamente, y el pH descendió debido a la normalidad de la solución de cloruro de cerio que es 0.22. El pH se ajustó a aproximadamente 7 utilizando hidróxido de sodio a 20%.

Etapa 4 : Una vez que se adicionó al cloruro de cerio a la solución de BHP a 70°C, este se dejó reaccionar durante 90 minutos antes de ser muestreado.

Etapa 5 : Se repiten las etapas de 2-4 para todas las relaciones molares deseadas para la solución de BHP que contiene fluoruro y sin fluoruro.

Los resultados se presentan en la Tabla 7 y las Figuras 10-11.

Tabla 7. La concentración de arsénico residual en la solución de sobrenadante después de la precipitación con la solución de cloruro de cerio Relación Molar Residual Como Residual Como Concentración con Concentración sin Fluoruro Presente Fluoruro Presente (mg/L) (mg/L) 1.00 578 0 1.10 425 0 1.20 286 0 1.30 158.2 0 1.40 58.1 0 1.50 13.68 0 1.60 3.162 0 . 1.71 0 0 1.81 10.2 0 1.90 0 0 2.01 0 0 Una comparación de las capacidades de carga para soluciones que contienen o que carecen de fluoruro sugiere un beneficio en eliminar el fluoruro antes de la adición de cerio. La Figura 10 muestra que las capacidades de carga (que se definen como mg de As por gramo de Ce02) para soluciones que carecen de fluoruro son considerablemente más altas en bajas relaciones molares de cerio a arsénico. Las etapas deben ser tomadas para el determinar un método para secuestración de fluoruro de las soluciones de extracto futuras.

Las soluciones con una solución molar de cerio a arsénico de aproximadamente 1.4 a 1 o más grande tiene una diferencia insignificante en las capacidades de carga entre la solución que contuvo F" y que no tiene F~. Esto conduce a que creer que un 40% de cerio extra es necesario para secuestrar el F~; por lo tanto el cerio restante podria reaccionar con el arsénico.

Estos resultados confirman que la presencia de fluoruro está interfiriendo con la secuestración de arsénico. La interferencia proviene de la reacción de competición que forma CeF3; esta reacción tiene un Ksp mucho más favorable. Un método para el pretratamiento de fluoruro debe ser considerado y desarrollado con el fin de lograr el uso más eficiente del cerio.

Por consiguiente, una solución libre de fluoruro da mejor remoción del arsénico cuando se utilizan relaciones molares de cerio a arsénico inferiores, dando en efecto capacidades de carga más altas.

EJEMPLO 10 40.00 g de cerio se adicionó a 1.00 litro de solución que contiene ya sea 2.02 gramos de As (III) o 1.89 gramos de As (V) . La suspensión se agitó periódicamente, aproximadamente 5 veces durante el curso de 24 horas. Las suspensiones se filtraron y la concentración de arsénico en el filtrado se midió. Para As (III), la concentración de arsénico ha descendido 11 ppm. Para As (V) , la concentración de arsénico fue todavía alrededor de 1 g/L, de modo que el pH se ajustó mediante la adición de 3 mL de HCl concentrado.

Ambas suspensiones se filtraron completamente utilizando un filtro de vacio de una membrana de policarbonato fotograbado de 0.45 mieras. La concentración final o residual de arsénico en la solución se midió mediante ICP-AES. Los sólidos se retuvieron cuantitativamente y se resuspendieron en 250 mL de agua DI durante aproximadamente 15 minutos. Las suspensiones de enjuague se filtraron como antes para el análisis de arsénico y los sólidos filtrados se transfirieron a un bote de peso y se dejaron en la mesa durante 4 horas.

Los sólidos filtrados se pesaron y dividieron en ocho porciones teniendo en cuenta la humedad calculada tal que cada muestra se esperó que contenga 5 g de sólidos y 3.5 g de humedad (y sales adsorbidas) . Una muestra de cada sólido cargado de arsénico (As (III) o As (V) se pesó y se transfirió a un horno de secado durante 24 horas, luego se re-pesó para determinar el contenido de humedad.

Las muestras de ceria cargadas de arsénico se pesaron y se transfirieron a tubos de centrifuga de 50 mL que contiene solución de extracción (Tabla 8). La solución (excepto para H202) tuvo un tiempo de contacto de 20 horas, pero con solamente mezclado ocasional de la vía de la agitación. El peróxido de hidrógeno hizo contacto con los sólidos cargados con arsénico durante dos horas y se sometió a microondas a 50 grados C para acelerar la reacción.

Una muestra de control se preparó en donde las muestras de ceria cargadas con arsénico de 8.5 g se colocaron en 45 mL de agua DI para la misma duración como otras pruebas de extracción.

La primera prueba de extracción utilizó 45 mL de NaOH 1 N recientemente preparado. Para incrementar los cambios de forzamiento de arsénico, una solución de NaOH al 20% también se examinó. Para investigar las reacciones de competición, ácido oxálico al 10%, fosfato 0.25 M y 1 g/L de carbonato se utilizaron como soluciones de extracción. Para probar una ruta de reducción 5 g de ceria cargada de arsénico se adicionó a 45 mL de ácido ascórbico 0.1 M. Alternativamente una ruta de oxidación se consideró utilizando 2 mL de H202 al 30% adicionado con 30 mL de agua DI.

Después de que bastante tiempo transcurrió para que ocurra, las reacciones de desorción seleccionadas, las muestras cada una se centrifugaron y la solución del sobrenadante se removió y se filtró utilizando filtros de jeringa de 0.45 mieras. Las soluciones filtradas se analizaron para el contenido de arsénico. Papel Litmus se utilizó para tener una aproximación del pH en las soluciones filtradas .

Debido a que las reacciones basadas en los cambios de redox no muestran una gran cantidad de liberación de arsénico, los sólidos todavía cargados de arsénico se enjuagaron con 15 mL de NaOH 1 N y 10 mL de agua DI durante 1 hora, luego se recentrifugaron, se filtraron y se analizaron.

Los resultados de estos experimentos de desorción se pueden observar en la Tabla 8. En breve, aparece que la desorción de As (III) ocurre a un grado mínimo. En contraste, la adsorción de As (V) exhibe una sensibilidad aguda al pH, significando que As (V) puede ser desorbido al elevar el pH arriba de un valor de 11 o 12. La adsorción de As (V) también es susceptible a la competición para los sitios de superficie de otros aniones fuertemente adsobentes presentes en concentraciones elevadas.

Utilizando peróxido de hidrógeno para convertir As (III) a As (V) apareció que es relativamente exitoso, en que una gran cantidad de arsénico se recuperó cuando el pH se elevó utilizando un NaOH después del tratamiento con H202. Sin embargo, hasta que se adicionó NaOH, poco arsénico de desorbió .

Mientras que el ascorbato causó un cambio de color dramático en el medio cargado, este fue no exitoso en remover ya sea As (III) o As (V) de la superficie de ceria. En contraste, el oxalato liberó una cantidad detectable de As (III) adsorbido y cantidades considerablemente más grande de As (V) .

En experimentos con otros adsorbatos : Estos experimentos examinaron la adsorción y desorción de una serie de aniones no de arsénico utilizando métodos análogos a aquellos establecidos para la prueba de arsénico .

Permanganato : Se realizaron dos experimentos. En el primer experimento, 40 g de polvo de ceria se adicionaron a 250 mL de solución de 550 ppm de KMn0 . En el segundo experimento, 20 g de polvo de ceria se adicionaron a 250 mL de la solución de 500 ppm de KMn04 y el pH se bajó con 1.5 mL de HCl 4 N. la disminución del pH de suspensión incrementó la carga de Mn en la ceria cuatro veces.

En ambos experimentos la ceria se. puso en contacto con permanganato durante 18 horas, luego se filtró para retener los sólidos. Las soluciones filtradas se analizaron para Mn utilizando ICP-AES, y los sólidos se lavaron con 250 mL de agua DI. Los sólidos no ajustados en el pH se lavaron una segunda vez.

Los sólidos de contacto con Mn filtrados y lavados se pesaron y se dividieron en una serie de tres pruebas de extracción y un control. Estas pruebas se examinaron en el grado al cual el manganeso podría ser recuperado de la superficie de ceria cuando se pone en contacto con NaOH 1 N, ácido oxálico al 10% o fosfato 1 M, en comparación al efecto del agua DI bajo las mismas condiciones.

La muestra de polvo de ceria cargada con permanganato puesta en contacto con agua 'como un control exhibió la liberación de menos de 5% de Mn. Como con el arseniato, el NaOH efectivamente promovió la desorción de permanganato de la superficie de ceria. En el caso del segundo experimento, donde el pH fue bajado, el efecto de NaOH fue mayor que en el primer caso donde el permanganato se adsorbió bajo condiciones de pH más altas.

El fosfato fue mucho más efectivo en inducir la desorción de permanganato que lo fue en inducir la desorción de arseniato. El fosfato fue promotor de desorción más efectivo que los inventores examinaron con permanganato.

El ácido oxálico causó un cambio de color significante en la solución de permanganato, indicando que el n (VII) fue reducido, posiblemente a Mn (II) o Mn (IV), en donde la formación de precipitado de MnO o MnÜ2 prevendría la detección de Mn adicional que puede o no puede ser removido de la ceria. En la muestra que no recibió ajuste de pH, no se detectó Mn desorbido. Sin embargo, en la muestra preparada de la acidificación de la suspensión ligeramente una cantidad significante de Mn se recuperó de la superficie de ceria.

Cromato 250 mL de solución se preparó utilizando 0.6 g de dicromato de sodio, y la solución se puso en contacto con 20 g de polvo de cerio durante 18 horas sin ajuste de pH. La suspensión de filtró y los sólidos se lavaron con agua DI y luego se dividieron en tubos de centrifuga de 50 mL para probar la habilidad de las tres soluciones para extraer cromo de la superficie de ceria.

La capacidad de ceria para el cromato fue significante y una carga de > 20 mg de Cr/g de ceria se logró sin ningún ajuste al pH u optimización del sistema (el pH del filtrado fue aproximadamente 8) . Del mismo modo, la extracción del cromato adsorbido también fue fácilmente realizada. La elevación del pH de la suspensión que contiene ceria cargada de cromato utilizando NaOH 1 N fue el método más efectivo para desorber cromo que fue probado. Considerablemente menos cromato se desorbió utilizando fosfato y aún menos se desorbió utilizando ácido oxálico. En la muestra de control, solamente 5% de cromato se recuperó cuando el sólido cargado se puso en contacto con agua destilada .

Selenita Un litro de solución de selenita se preparó utilizando 1 g de Na2Se02. El pH se bajó utilizando 2 mL de HC1 4 M. 40 g de ceria se adicionó para crear una solución que se proporcionó 18 horas para el contacto. La suspensions se filtró y la ceria cargada con Se se retuvo, se pesó y se dividió en tubos de centrífuga de 50 mL para la extracción.

La ceria cargada con > 6 mg/g de Se. Mientras que los sólidos de esta reacción no se lavaron en las etapas de preparación, la reacción de control utilizando agua DI exhibió menos de 2% de liberación de selenio. El grado de adsorción de selenio fue disminuido al adicionar NaOH 1 N de la ceria cargada, pero el efecto no fue tan notable como se ha observado para otros oxianiones. Sin embargo, al utilizar peróxido de hidrógeno para oxidar el Se (IV) a Se (VI) el selenio absorbido fácilmente liberado de la superficie de ceria y recuperado. El ácido oxálico no tuvo impacto notable en el grado de adsorción de selenio.

Antimonio La solubilidad de antimonio es más bien baja y estas reacciones se limitaron por la cantidad de antimonio que podría ser disuelta. En este caso, 100 mg de óxido de antimonio (III) se colocaron en 1 L de agua destilada con 10 mL de HC1 concentrado, se dejaron varios días para equilibrarse, y se filtró a través de una membrana de policarbonato de 0.8 mieras para remover el antimonio no disuelto. El litro de solución de antimonio se puso en contacto con 16 g de polvo de ceria, que fue efectivo para remover antimonio de la solución, pero tuvo poco Sb ( ??) disponible para generar una alta carga en la superficie. En parte debido a la baja cobertura de superficie y las fuertes interacciones de superficie-anión, las pruebas de extracción revelaron poca recuperación de Sb. Aun el uso de peróxido de hidrógeno, que podría ser esperado para convertir Sb (III) a especies menos fácilmente absorbidas de Sb (V) , no dio por resultado cantidades significantes de recuperación de Sb.

Tablas 8-11 muestran los parámetros de prueba y resultados .

Tabla 8: Carga de la superficie de óxido de cerio con arseniato y arsenito para la demostración de las tecnologías de desorción de arsénico.

Tabla 9: Carga de la superficie de óxido de cerio con un arseniato y arsenito para la demostración de las tecnologías de desorción de arsénico [As] Residual Carga de Enjuague Final (g/L) pH [As] (ppm) As [As] [As] (mg/g) (ppm) (mg/g) As (III) 2.02 9.5 0 50.5 0 50.5 As (V) 1.89 5 149 43.5 163 42.5 Tabla 10: Extracción de arsénico de la superficie de ceria utilizando reacciones redox y de competición Tabla 11: Carga y extracción de otros elementos adsorbidos de la superficie de ceria (la extracción se muestra para cada método como el xpor ciento cargado que es recuperado) cromato antimonio selenita permanganato Permanganato pH de carga 8 2 6 6 11 Carga (mg/g) 20 1 6 4 0.7 Agua (% rec) 5.1 <2 1.6 2.6 3.4 NaoH 1 N (% rec) 83 <2 40.8 49.9 17.8 Oxálico al 10% (% rec) 25.8 2.3 0.2 22.8 <3 P04 0.5 M (% rec) 60.7 78.6 45.8 EJEMPLO 11 Los experimentos se realizaron para determinar si la solución de cerio (IV) se puede utilizar para remover el arsénico de aguas de proceso de estanque de almacenamiento, y por consiguiente determinar la capacidad de carga de ceria utilizada. En estos experimentos las soluciones de estanque de almacenamiento sean diluidas con agua DI, puesto que el trabajo de prueba previo ha confirmado que esto produce una mejor capacidad de remoción de arsénico. Las especies de cerio (IV) soluble utilizadas son Sulfato Cérico ? 0.1 M Ce(S04)2 y Nitrato Cérico ? Ce(N03)4. La solución de estanque utilizada tiene una división de arsénico entre 27% As (III) y 73% As (V), con un pH 2. Componentes adicionales en la solución de estanques se presentan en la Tabla 12: Componentes de la Solución Adicionales : Analito As B Ce Cl Co Cu Fe Na Ni Pb S Si (ppm (ppm (ppm (ppm (ppm (ppm (ppm (ppm (ppm (ppm (ppm (ppm ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) Residuo 2500 270 4 1100 140 2400 130 4800 1950 9 1500 870 s de la 0 0 Solució n de Estanqu e Prueba 1 : 50 mL de la solución de estanque de almacenamiento se diluyeron a 350 mL utilizando agua DI, una dilución de siete veces. La solución de estanque diluida se calentó a una ebullición y 50 mL de Ce(S04)4 0.1 M se adicionó y se mezcló durante 15 minutos mientras que todavía está en ebullición. Se formó un precipitado amarillo/blanco. Esto se filtró utilizando un embudo de Buchner y papel Whatman 40. El precipitado se secó a 110° durante la noche y se pesó a 0.5 g. El filtrado se mezcló y se filtró utilizando un filtro de 0.2 µ. Un ensayo completo se realizó y se filtró utilizando ICP-AES.

Prueba 2 : 200 mL de la solución de estanque de almacenamiento se diluyó en 300 mL utilizando agua DDI . La solución se calentó a una ebullición y se adicionaron 8.95 mL de 2.22 Ce(N03)4.La solución hirvió durante 15 minutos, y se formó un precipitado amarillo/blanco. Este se filtró utilizando un embudo Buchner y papel Whatman 40. El precipitado se secó a 110°C durante la noche y se pesó a 2.46 g. El filtrado se muestreó y se filtró utilizando un filtro de 0.2 µ. Un ensayo completo se realizó en el filtrado utilizando ICP-AES.

Los resultados se presentan en las Tablas 11-12 enseguida: Tabla 13: Analito As B Ce Cl Co Cu Fe Na Ni Pb S Si (ppm (ppm (ppm (ppm (ppm (ppm (ppm (ppm (ppm (ppm (ppm (ppm ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) Solución de 2500 270 4 1100 140 2400 130 4800 1950 9 1500 870 Estanque de 0 0 Almacenamien to Prueba 1 364 273 850 N/A 133 2240 126 5250 1470 7 N/A 840 7 FD 0 Prueba 4 639 254 2900 N/A 99 2464 94 4620 1848 9 N/A 601 1.54 FD 0 *Nota: FD denota "dilución en veces" y la dilución ha sido factorizada para las concentraciones reportadas Tabla 14: Capacidades calculadas Las Tablas 13 y 14 demuestran que la solución de cerio (IV) tiene una afinidad preferencial para el arsénico. Cuando se examinan los datos más cercanos, aparece que alguno de los otros metales fluctúa en concentraciones, es decir, níquel. De acuerdo con el esquema de dilución utilizando las limitaciones del instrumento, podría haber hasta 15% de error en las concentraciones reportadas, explicando algunas de las fluctuaciones. Moviéndose sobre la Tabla 12, se muestra que las pruebas 1 y 2 removieron 85% y 74% del arsénico respectivamente .

Un número de variaciones y modificaciones de la invención pueden ser utilizados. Seria posible proporcionar algunas características de la invención sin proporcionar otras.

Mientras que los diversos procesos son discutidos con referencia a líquidos, se va a apreciar que los procesos se pueden aplicar a otros fluidos, tales como gases. Ejemplos de gases que contienen arsénico incluyen gases de descarga de fundidora y de rostizadora y gas de chimenea de servicio.

La presente invención, en varias modalidades, configuraciones o aspectos, incluyen componentes, métodos, procesos, sistemas y/o aparatos sustancialmente como es presentado y descrito en la presente, incluyendo varias modalidades, configuraciones, aspectos, subcombinaciones y subconjuntos de los mismos. Aquellos de habilidad en la técnica entenderán como hacer y usar la presente invención después del entendimiento de la presente descripción. La presente invención, en varias modalidades, configuraciones y aspectos, incluyen proporcionar dispositivos y procesos en la presencia de artículos no representados y/o descritos en la presente o en varias modalidades, configuraciones o aspectos de los mismos, incluyendo en la ausencia de tales artículos como pueden haber sido utilizados en dispositivos o procesos, por ejemplo, para mejorar el desempeño, lograr facilidad y/o reducción de costo de implementacion.

La discusión anterior de la invención se ha presentado para propósitos de ilustración y descripción. Lo anterior no se propone para limitar la invención a la forma o formas divulgadas en la presente. En la Descripción Detallada anterior por ejemplo, varias características de la invención se agrupan conjuntamente en una o más modalidades, configuraciones o aspectos para el propósito de perfilar la descripción. Las características de las modalidades, configuraciones o aspectos de la invención se pueden combinar en modalidades alternas, configuraciones o aspectos diferentes de aquellos discutidos en lo anterior. Este método de descripción no va a ser interpretado como que refleja una intención de que la invención reclamada requiere más características que son expresamente recitadas en cada reivindicación. Más bien, como las siguientes reivindicaciones reflejan, aspectos inventivos se encuentran en que menos de todas las características de una sola modalidad divulgada anterior, configuración o aspecto. Así, las siguientes reivindicaciones se incorporan en la presente en esta Descripción Detallada, con cada reivindicación que permanece por su propia cuenta como una modalidad preferida separada de la invención.

Por otra parte, aunque la descripción de la invención ha incluido la descripción de una o más modalidades, configuraciones o aspectos y ciertas variaciones y modificaciones, otras variaciones, combinaciones y modificaciones están dentro del alcance de la invención, por ejemplo, como pueden estar dentro de la habilidad y conocimiento de aquellos en la técnica, después del entendimiento de la presente descripción. Se propone obtener los derechos que incluyen modalidades alternativas, configuraciones o aspectos al grado permitido, incluyendo estructuras alternas, intercambiables y/o equivalentes, funciones, intervalos o etapas a aquellos reclamados, ya sea o no de tales estructuras alternas, intercambiables y/o equivalentes, funciones, intervalos o etapas que son divulgadas en la presente, y sin proponer públicamente dedicar cualquier materia sujeto patentable.

Claims (20)

REIVINDICACIONES

1. Un método, caracterizado porque comprende: poner en contacto una corriente de proceso que comprende material objetivo diferente de arsénico con un agente de fijación, el agente de fijación que comprende una tierra rara, para formar una composición que contiene material objetivo que comprende el material objetivo y la tierra rara, en donde el material objetivo comprende un elemento seleccionado del grupo que consiste de astatinio, bromo, flúor, yodo, talio, selenio, mercurio, plutonio, americio, curio y mezclas de los mismos; y remover la composición que contiene material objetivo de la corriente de proceso para formar una corriente de proceso purificada.

2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la corriente de proceso es un liquido, en donde la composición que contiene material objetivo es insoluble en la corriente de proceso, en donde el agente de fijación de tierra rara es soluble en la corriente de proceso, y en donde la tierra rara se selecciona del grupo que consiste de por lo menos uno de itrio, escandio, lantano, cerio, praseodimio, neodimio, prometió, samario, europio, gadolinio, terbio, disprosio, holmio erbio, tulio, iterbio y lutecio .

3. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la corriente de proceso es un liquido, en donde la composición que contiene material objetivo es insoluble en la corriente de proceso, en donde el agente de fijación de tierra rara es insoluble en la corriente de proceso, y en donde la tierra rara se selecciona del grupo que consiste de por lo menos uno de itrio, escandio, lantano, cerio, praseodimio, neodimio, prometió, samario, europio, gadolinio, terbio, disprosio, holmio erbio, tulio, iterbio y lutecio.

. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el material objetivo comprende un elemento seleccionado del grupo que consiste de bromo, selenio, mercurio y mezclas de los mismos.

5. El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el agente de fijación soluble se selecciona del grupo que consiste de itrio (III), escandio (III), lantano (III), cerio (III), praseodimio (III), neodimio (III), prometió (III), samario (III), europio (III), gadolinio (III), terbio (III), disprosio (III), holmio erbio (III), tulio (III), iterbio (III) y lutecio (III) y mezclas de los mismos.

6. El método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el agente de fijación insoluble comprende cerio (IV) .

7. Una composición, caracterizada porque comprende: un material objetivo; oxígeno; agua; y una tierra rara, en donde la composición es sustancialmente cristalina teniendo una fase cristalina y en donde el agua de hidratación ocupa posiciones en la red cristalina .

8. La composición de conformidad con la reivindicación 7, caracterizada porque la fórmula química de la fase cristalina de la composición es: REAs04 ' (H20)x, donde 0 < X = 10 y en donde RE es una tierra rara seleccionada del grupo que consiste de itrio, escandio, lantano, cerio, praseodimio, neodimio, prometió, samario, europio, gadolinio, terbio, disprosio, holmio erbio, tulio, iterbio, lutecio y combinaciones de los mismos.

9. La composición de conformidad con la reivindicación 7, caracterizada porque el material objetivo es arsénico y en donde la estructura cristalina pertenece a un grupo de espacio trigonal.

10. Un método, caracterizado porque comprende: proporcionar un agente de fijación cargado de material objetivo, el agente de fijación cargado de material objetivo que es una composición entre una tierra rara y un material objetivo; poner en contacto el agente de fijación cargado de material objetivo con una solución de separación para disolver por lo menos la mayoría del material objetivo en la solución de separación y formar una solución de separación cargada y agente de fijación estéril.

11. El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque el material objetivo se remueve de una corriente de alimentación por el agente de fijación, en donde el agente de fijación es insoluble en la corriente de alimentación, en donde el material objetivo comprende un elemento seleccionado del grupo que consiste de números atómicos 5, 13, 14, 22 a 25, 31, 32, 33, 34, 40 a 42, 44, 45, 49 a 52, 72 a 75, 77, 78, 80, 81, 82, 83, 92, 94, 95, y 96, donde un pH de la corriente de alimentación, cuando está en contacto con el agente de fijación, es no más de aproximadamente pH 6, en donde la solución de separación tiene un pH de por lo menos aproximadamente pH 7 , y en donde la solución de separación comprende un etanodioato.

12. El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque el material objetivo se remueve de una corriente de alimentación por el agente de fijación, en donde el agente de fijación es insoluble en la corriente de alimentación, en donde el material objetivo comprende un elemento seleccionado del grupo que consiste de números atómicos 5, 13, 14, 22 a 25, 31, 32, 33, 34, 40 a 42, 44, 45, 49 a 52, 72 a 75, 77, 78, 80, 81, 82, 83, 92, 94, 95, y 96, en donde la solución de separación comprende un agente de reducción .

13. El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque el material objetivo se remueve de una corriente de alimentación por el agente de fijación, en donde el agente de fijación es insoluble en la corriente de alimentación, en donde el material objetivo comprende un elemento seleccionado del grupo que consiste de números atómicos 5, 13, 14, 22 a 25, 31, 32, 33, 34, 40 a 42, 44, 45, 49 a 52, 72 a 75, 77, 78, 80, 81, 82, 83, 92, 94, 95, y 96, y en donde la solución de separación comprende un agente de oxidación .

14. El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque además comprende: remover por lo menos la mayoría del material objetivo disuelto de la solución de separación cargada; y en donde la etapa de remoción se realiza al poner en contacto el agente de separación cargado con un agente de fijación soluble para precipitar los materiales objetivo disueltos y en donde el agente de fijación soluble comprende una tierra rara.

15. Un método, caracterizado porque comprende: (a) recibir una corriente que contiene material objetivo, la corriente que contiene material objetivo que comprende un material objetivo y un interférente, el interferente que impacta adversamente la precipitación de tierra rara del material objetivo; (b) remover por lo menos la mayoría del interferente de la corriente que contiene material objetivo para formar una corriente tratada que comprende por lo menos la mayoría del material objetivo; y (c) después poner en contacto la corriente tratada con un agente de fijación, el agente de fijación que comprende una tierra rara, para precipitar por lo menos la mayoría del material objetivo de la solución tratada.

16. El método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque el interferente comprende por lo menos uno de fósforo, flúor, silicio, carbono y vanadio, en donde el agente de fijación es una tierra rara insoluble, y en donde el material objetivo comprende un elemento seleccionado del grupo que consiste de números atómicos 5, 13, 22, 24, 25, 31, 32, 33, 34, 40 a 42, 44, 45, 49 a 52, 72 a 75, 77, 78, 80, 81, 82, 83, 92, 94, 95, y 96 y en donde el agente de fijación comprende un lantanoide.

17. El método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque el interferente comprende por lo menos uno de fósforo, flúor, silicio, carbono y vanadio, en donde el agente de fijación es una tierra rara soluble, y en donde el material objetivo comprende un elemento seleccionado del grupo que consiste de números atómicos 5, 13, 22, 24, 25, 31, 32, 33, 34, 40 a 42, 44, 45, 49 a 52, 72 a 75, 77, 78, 80, 81, 82, 83, 92, 94, 95, y 96 y en donde el agente de fijación comprende un lantanoide.

18. "El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 15-17, caracterizado porque el interferente comprende un fosfato.

19. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 15-17, caracterizado porque el interferente comprende flúor.

20. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 15-17, caracterizado porque el interferente comprende un carbonato.