PL156035B1 - Sposób ekstrakcyjnego wydzielania ziem rzadkich z surowców - Google Patents

Abstract

Sposób ekstrakcyjnego wydzielania ziem rzadkich z surowców po kwaśnym roztwarzaniu surowców polegający na wyekstrahowaniu ziem rzadkich z kwaśnego roztworu — do 25% kwasu mineralnego za pomocą organicznego ekstrahentu a następnie na reekstrakcji tych ziem rzadkich z fazy organicznej do fazy wodnej i wydzieleniu ziem rzadkich w formie osadu, znamienny tym, że do wydobycia ziem rzadkich z kwaśnego roztworu jako ekstrahent stosuje się roztwór kwasu mono- i di- nonylofenylofosforowego w rozpuszczalnikach a w procesie reekstrakcji stosuje się 7-15 molowy, to jest 50-80% kwas siarkowy z którego samoczynnie wytrąca się osad zawierający ziemie rzadkie.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób ekstrakcyjnego wydzielania ziem rzadkich po kwaśnym roztwarzaniu surowców mogący mieć zastosowanie w przemyśle chemicznym.

Znany sposób odzysku ziem rzadkich z roztworów po kwaśnym roztwarzaniu surowców wymaga zużycia bardzo dużej ilości kwasów. Na przykład w Zakładach Chemicznych „WIZ0W“ powstaje z apatytów 110 tysięcy ton fosfogipsu rocznie, który zawiera do 400 ton pierwiastków ziem rzadkich. Na wydobycie tych ziem rzadkich z fosfogipsu tradycyjnymi metodami należy zużyć 1 m3 10% kwasu siarkowego na każdą tonę fosfogipsu, a następnie roztwór zobojętnić amoniakiem. Należy więc zużytkować w skali rocznej 110.000 m3 10% kwasu siarkowego. Ponadto w wyniku zobojętniania roztworu amoniakiem powstają duże ilości siarczanu amonu jako niechcianego — mającego trudny zbyt — produktu ubocznego.

Celem wynalazku było opracowanie sposobu ekstrakcyjnego odzysku ziem rzadkich z roztworów po kwaśnym roztwarzaniu surowców, który to sposób wyeliminowałby konieczność zużywania tak dużych ilości kwasu siarkowego (a także innych odczynników jak amoniak czy kwas szczawiowy) do wydobycia ziem rzadkich.

Istotą wynalazku jest zastosowanie odmiany mono- i di- kwasu nonylofenylofosforowego (NPPA) jako ekstrahentu ziem rzadkich w procesie ekstrakcji z silnie kwaśnych roztworów (do 20% kwasu siarkowego lub innych kwasów mineralnych). Uzyskane współczynniki ekstrakcji ziem rzadkich w tych warunkach są znacznie większe od jedności. Kwas nonylofenylofosforowy używany jest w formie roztworu w rozpuszczalnikach alifatycznych, nafcie lub czterochlorku węgla. Po reekstrakcji ekstrahent jest zawracany do ponownej ekstrakcji. W procesie reekstrakcji stosowany jest 7-15 molowy (to jest 50-80%) kwas siarkowy, z którego wytrąca się samoczynnie osad zawierający ziemie rzadkie. Po usunięciu osadu kwas jest zwracany w sposób ciągły do ponownej reekstrakcji ziem rzadkich.

Roztwór uzyskany po ługowaniu fosfogipsu (lub innego surowca zawierającego ziemie rzadkie) za pomocą 10-20% kwasu siarkowego (lub o mniejszym stężeniu kwasu) jest kontaktowany z ekstrahentem, którym jest kwas nonylofenylofosforowy (NPPA) rozpuszczony w nafcie, czterochlorku węgla lub innych rozpuszczalnikach. W tych warunkach ziemie rzadkie przechodzą z fazy wodnej do roztworu NPPA. Po rozdzieleniu układu ekstrakcyjnego faza wodna jest zawracana do ponownego ługowania następnych partii fosfogipsu a fazą organiczną NPPA jest kontaktowana z 7-15 molowym, to jest 50-80%, kwasem siarkowym. W czasie tego procesu następuje reekstrakcja ziem rzadkich do kwasu siarkowego z równoczesnym samoczynnym wytrącaniem osadu siarczanów ziem rzadkich na skutek ich słabej rozpuszczalności w kwasie siarkowym. Po usunięciu osadu stężony kwas siarkowy jest kierowany do ponownej reekstrakcji ziem rzadkich z roztworu NPPA w rozpuszczalniku.

156 035

Ze względu na dużą siłę ekstrakcyjną kwasu nonylofenylofosforowego (NPPA) oraz słabą rozpuszczalność siarczanów ziem rzadkich w stężonym kwasie siarkowym wystarczające jest zastosowanie jednostopniowej sekcji ekstrakcji i jednostopniowej sekcji reekstrakcji, co znacznie upraszcza aparaturę ekstrakcyjną.

Opisany sposób ekstrakcyjnego wydzielania ziem rzadkich z surowców charakteryzuje się tym, że kwas siarkowy jest w ciągłym obiegu, ziemie rzadkie wytrącają się samoczynnie — a więc zastosowanie go umożliwia prowadzenie odzysku ziem rzadkich (lantanowców) w sposób ciągły bez zużycia odczynników.

Przykład . Fosfogips z Zakładów w Wizowie ługowano za pomocą 10% kwasu siarkowego. Uzyskany roztwór zawierał według analizy 0,130g ziem rzadkich na litr roztworu. Przeprowadzono dwie próby ekstrakcyjnego wydobycia ziem rzadkich z roztworu różniące się tym, że w pierwszym przypadku cer zawarty w roztworze był na trzecim stopniu utlenienia, a w drugim przypadku cer był na czwartym stopniu utlenienia.

Próba 1. 1000 ml roztworu po kwaśnym ługowaniu fosfogipsu, zawierającego cer na trzecim stopniu utlenienia wytrząsano przez 30 minut z 250 ml 0,5 molowego roztworu kwasu nonylofenylofosforowego w dekanie. Po rozwarstwieniu faz rozdzielono je. Według analizy stężenie ziem rzadkich w fazie wodnej po ekstrakcji wynosiło 0,015 g ziem rzadkich na litr fazy wodnej. Faza organiczna zawierała więc 0,115 g ziem rzadkich w 250 ml fazy (stężenie 0,460 g/1). 250 ml fazy organicznej po ekstrakcji wytrząsano przez 30 minut z 50 ml 14 molowego kwasu siarkowego. Po rozwarstwieniu faz oddzielono fazę wodną od organicznej i poddano ją analizie. Według analizy, stężenie ziem rzadkich w fazie wodnej po reekstrakcji wynosiło 1,0 g/1 a ciężar osadu 0,069 g.

Próba 2.1000 ml roztworu po kwaśnym ługowaniu fosfogipsu zawierającego cer na czwartym stopniu utlenienia wytrząsano przez 30 minut z 250 ml 0,5 molowego kwasu nonylofenylofosforowego w dekanie i dalej postępowano analogicznie jak w próbie 1. Analiza fazy wodnej po ekstrakcji wykazała obecność w niej 0,010 g/1 ziem rzadkich. Analiza fazy wodnej po reekstrakcji wykazała obecność ziem rzadkich o stężeniu 1,05 g/1 a ciężar osadu wynosił 0,058 g.

156 035

Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 100 egz.

Cena 3000 zł

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patento we

   1. Sposób ekstrakcyjnego wydzielania ziem rzadkich z surowców po kwaśnym roztwarzaniu surowców polegający na wyekstrahowaniu ziem rzadkich z kwaśnego roztworu — do 25% kwasu mineralnego za pomocą organicznego ekstrahentu a następnie na reekstrakcji tych ziem rzadkich z fazy organicznej do fazy wodnej i wydzieleniu ziem rzadkich w formie osadu, znamienny tym, że do wydobycia ziem rzadkich z kwaśnego roztworu jako ekstrahent stosuje się roztwór kwasu mono- i di- nonylofenylofosforowego w rozpuszczalnikach a w procesie reekstrakcji stosuje się 7-15 molowy, to jest 50-80% kwas siarkowy z którego samoczynnie wytrąca się osad zawierający ziemie rzadkie.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako rozpuszczalniki kwasu nonylofenylofosforowego stosuje się naftę, czterochlorek węgla lub olej napędowy.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że każda z faz układów ekstrakcyjnych znajduje się w obiegu ciągłym.