PL115661B1 - Method of separation of ytterbium and/or lutetium and thulium from yttrium salts - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób oddzielania iterbu i/lub lutetu i tulu od soli itru, zwlaszcza do¬ brze rozpuszczalnych w wodzie, metoda jonowy¬ mienna.Jak wiadomo, do trudniej usuwalnych zanieczysz¬ czen towarzyszacych- itrowi naleza lantanowce ciez¬ kie, a szczególnie iterb, lutet i tul.Iterb jest zanieczyszczeniem niektórych prepara¬ tów itru nawet o czystosci odczynnikowej (2N —4N).Wiadomo równiez, ze trudnosci w usuwaniu wy¬ szczególnionych zanieczyszczen sa tym wieksze im mniejsze sa ich ilosci, a zwlaszcza gdy sa to zanie¬ czyszczenia ponizej 1% lub ilosci sladowe.Itr jest dosc nietypowym przedstawicielem pier¬ wiastków ziem rzadkich, bowiem w jednych reak¬ cjach chemicznych zachowuje sie on jak lantanowiec lekki, a wlasciwie lantan, w innych natomiast jak lantanowiec ciezki. Wykorzystanie tych róznic za¬ chowania sie bylo podstawa do opracowania sze¬ regu metod otrzymywania itru wysokiej czystosci.Z wielu istniejacych metod oczyszczania itru od lantanowców ciezkich nalezy wymienic metody straceniowe, krystalizacyjne, redukcyjne stosowane w przypadku oddzielania iterbu, ekstrakcyjne i jo¬ nowymienne.Z metod straceniowych, najczesciej stosuje sie stracanie zelazicjankami litowców. Metoda ta mo¬ zna uzyskac spektralnie czysty itr z wydajnoscia kilkudziesiecio procentowa ale po dziewiecdziesie¬ ciu operacjach. 10 15 20 30 Zasadnicza jednak wada tej metody sa trudnosci saczenia zelazicjanków lantanowców oraz mozli¬ wosc powstania cjanowodoru przy zakwaszaniu roztworu.Metoda wytracania podwójnych chromianów, sto¬ sowana jest w róznych wariantach do oddzielania lantanowców ciezkich od itru, a jej niedogodnoscia jest trudnosc oddzielenia niewielkich zanieczyszczen iterbu od itru. Uzyskany tlenek itru Y2Os prawie zawsze zanieczyszczony jest sladami iterbu.W metodzie oczyszczania itru na drodze frakcjo¬ nowanego wytracania zasadowych soli mozna uzy¬ skac Y203 o czystosci 99,5%. Iterb od itru mozna oddzielic na drodze redukcji Yb3+ do Yb2+ meta¬ licznym wapniem w wysokiej temperaturze i w atmosferze argonu, ewentualnie prowadzac proces redukcji elektrolitycznie w slabo kwasnych roztwo¬ rach lub amalgamatami metali alkalicznych w roz¬ tworze octanowym. Proces ten wymaga zawsze kil¬ kakrotnego powtarzania i odpowiednich urzadzen.W sposobach oczyszczania itru na drodze ekstrak¬ cji stosuje sie jako ekstrahenty roztwory estrów kwasu fosforowego wzglednie amin wielkoczastecz¬ kowych w dobranych rozcienczalnikach, w obec¬ nosci wysalaczy, a takze niekiedy czynników kom- pleksujacych. Uzyskanie wysokiej ^czystosci itru opisanym sposobem wymaga kilkudziesieciu ope¬ racji. Zasadnicza jednak wada tego sposobu jest koniecznosc stosowania kilkudziesieciu jednostek mieszalnik — odstojnik wykonanych z odpowied- 115 661115 661 3 niego materialu odpornego na dzialanie kwasów mineralnych i rozpuszczalników organicznych, co wplywa na zwiekszenie kosztu uzyskanego pro¬ duktu.Na^zesciej itr o czystosci 2N — 3N otrzymuje sie metodami straceniowymi lub ekstrakcyjnymi i na¬ stepnie doczyszcza sie go metoda jonowymienna, stosujac jonity polistyrenosulfonowe, a jako eluenty roztwory wodne czynników kompleksujacych takich jak EDTA, HEDTA, DTPA, NTA i inne o róznym stezeniu i pH. Czasami dodatkowo wprowadza sie - kationy spowalniajace jak Cu2+, Zn2+, Fe8*.Niedogodnoscia metody jonowymiennej z zastoso¬ waniem jonitów polistyrenosulfonowych i komple¬ ksów jako eluentów jest z jednej strony stosun¬ kowo duze zuzycie drogich eluentów, których re¬ generacja jest klopotliwa i nie calkowita (na przy¬ klad NTA regeneruje sie w 75%) oraz niskie ste¬ zenie itru w eluacie rzadko kiedy przekraczajace 5 g Y20,/litr.Obecnie, nieoczekiwanie stwierdzono, ze dowolna *sól itru zwlaszcza dobrze rozpuszczalna w wodzie, pozbawiona niemalze calkowicie iterbu, lutetu i tu¬ lu mozna uzyskac przepuszczajac roztwór soli itru zawierajacej wyzej wymienione zanieczyszczenia lub niektóre z nich w ilosci 5% o stezeniu do 100 g/dm3 i pH 0,5—7 z szybkoscia oklo 1 cm3/min/ /cm2 przez zloze jonitu chelatujacego, korzystnie fosfonowego o strukturze matrycy konwencjonal¬ nej ewentualnie makroporowatej.Jak stwierdzono,- przy zachowaniu opisanych wa¬ runków jonit selektywnie wiaze wymienione pier¬ wiastki towarzyszace, a z wycieku z kolumny, naj¬ lepiej przez prosta krystalizacje uzyskuje sie wy¬ sokiej czystosci sólitru. v Najkorzystniejsze efekty sposobem wedlug wy¬ nalazku uzyskuje sie dla roztworów o zawartosci wymienionych zanieczyszczen wynoszacej 0,1—1%, stezeniu 10—20 g/dm3, pH 5,5—6,5 i szybkosci prze¬ puszczania przez zloze jonitu wynoszacej 0,2—0,3 cm3/min/cm2.Sposób wedlug wynalazku charakteryzuje sie du¬ za prostota, a jego glówna zaleta jest mozliwosc otrzymania dowolnej dobrze rozpuszczalnej w wo¬ dzie soli itru o wysokiej czystosci.Przyklad I. Roztwór wodny o stezeniu 10 g/l octanu itru zanieczyszczony octanem iterbu w ilosci ~ 0,3% wagowych o| pH = 5,0 przepuszczano przez zloze jonitu fosfonowego Duolit ES-63 w formie H+ z szybkoscia 0,3 cm3/min/cm2. Uzyskana w wycieku sól itru przeprowadzono w tlenek przez stracenie kwasem szczawiowym i wyprazenie. Ana¬ liza .tlenku wykazala ' zawartosc tlenku - iterbu <0,002%L Przyklad II. Roztwór wodny o stezeniu 8 g/l azotanu itru zanieczyszczony azotanem iterbu w ilosci ~ 0,3% wagowych o pH = 4,7 przepuszczo¬ no przez zloze jonitu fosfonowego Duolit ES-63 w formie H+ z szybkoscia 0,3 cm3/min/cm2. Uzyska¬ na w wycieku sól itru przeprowadzono w tlenek, w którym analiza wykazala zawartosc tlenku iterbu 5 < 0,002%.Przyklad III. Roztwór wodny o stezeniu 20 g/l chlorku itru zanieczyszczony chlorkiem iter¬ bu w ilosci ~ 1%i wagowy opH = 6,7 przepuszczano przez zloze jonitu fosfonowego Duolit ES-63 w for- 10 mie H+ z szybkoscia 0,3 cm3/min/cm2. Uzyskana w wycieku sól itru przeprowadzono w tlenek, w którym analiza ^wykazala zawartosc tlenku iterbu < 0,002%.Przyklad IV. Roztwór wodny o stezeniu 15 40 g/l chlorku itru zanieczyszczony chlorkiem iter¬ bu ~0,3% wagowych o pH = 2,0 przepuszczono przez zloze jonitu fosfonowego Duolit ES-63 w for¬ mie H+ z szybkoscia 0,25 cm3/min/cm2. Uzyskana w wycieku sól itru przeprowadzono w tlenek, w * którym analiza wykazala zawartosc tlenku iterbu < 0,005%i [ Przyklad V. Roztwór wodny o stezeniu 10 g/l chlorku itru zanieczyszczony chlorkiem lu- s tetu w ilosci ~ 0,3% wagowych o pH = 6 prze- 25 puszczono przez zloze jonitu fosfonowego Duolit ES-63 w formie H+ z szybkoscia 0,25 cm3/min/cm2.Uzyskana w wycieku sól itru przeprowadzono w tlenek, w którym analiza wykazala zawartosc tlen¬ ku lutetu < 0,01%. 30 Przyklad VI. Roztwór wodny o stezeniu 7,5 g/l chlorku itru zanieczyszczony chlorkiem lu¬ tetu w ilosci ~ 0,3% wagowych i chlorkiem tulu w ilosci ~0,6% wagowych o pH = 5,5 przepuszczo¬ no przez zloze jonitu fosfonowego Duolit ES-63 35 w formie H+ z szybkoscia 0,25 cm3/min/cm2. Uzy¬ skana w wycieku sól itru przeprowadzono w^ tlenek, w którym analiza wykazala zawartosc tlenku lutetu < 0,01%, a tlenku tulu < 0,1%. 40 Zastrzezenie patentowe Sposób oddzielania iterbu i/lub lutetu i tulu od soli itru, zwlaszcza dobrze rozpuszczalnych w wo¬ dzie, znamienny tym, ze dowolny roztwór soli itru « zawierajacy wyzej wymienione zanieczyszczenia lub niektóre z nich w ilosci lacznej do 5%, o ste¬ zeniu do 100 g/dm3, pH = 0,5—7 przy korzystnych parametrach wynoszacych odpowiednio: dla zawar¬ tosci wymienionych zanieczyszczen 0,1—1%, dla 50 stezenia 10—20 g/dm3 i dla pH 5,5—6,5 przepuszcza sie z szybkoscia ponizej 1 cm3/min/cm2, korzystnie 0,2—0,3 cm3/min/cm2 przez zloze jonitu chelatuja¬ cego, korzystnie fosfonowego o strukturze matrycy konwencjonalnej ewentualnie makroporowatej, któ- 55 ry selektywnie wiaze wymienione zanieczyszczenia, a z wycieku z kolumny, najlepiej przez krystali¬ zacje, uzyskuje sie wysokiej czystosci sól itru.LDA — Zaklad 2 — zam. 193/82/11 — 90 egz.Cena 100 zl PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Sposób oddzielania iterbu i/lub lutetu i tulu od soli itru, zwlaszcza dobrze rozpuszczalnych w wo¬ dzie, znamienny tym, ze dowolny roztwór soli itru « zawierajacy wyzej wymienione zanieczyszczenia lub niektóre z nich w ilosci lacznej do 5%, o ste¬ zeniu do 100 g/dm3, pH = 0,5—7 przy korzystnych parametrach wynoszacych odpowiednio: dla zawar¬ tosci wymienionych zanieczyszczen 0,1—1%, dla 50 stezenia 10—20 g/dm3 i dla pH 5,5—6,5 przepuszcza sie z szybkoscia ponizej 1 cm3/min/cm2, korzystnie 0,2—0,3 cm3/min/cm2 przez zloze jonitu chelatuja¬ cego, korzystnie fosfonowego o strukturze matrycy konwencjonalnej ewentualnie makroporowatej, któ- 55 ry selektywnie wiaze wymienione zanieczyszczenia, a z wycieku z kolumny, najlepiej przez krystali¬ zacje, uzyskuje sie wysokiej czystosci sól itru. LDA — Zaklad 2 — zam. 193/82/11 — 90 egz. Cena 100 zl PL