RU2034070C1

RU2034070C1 - Method of separation of yttrium and rare-earth elements

Info

Publication number: RU2034070C1
Authority: RU
Inventors: Виталий Георгиевич Чупринко; Александр Григорьевич Охапкин; Лидия Сергеевна Озерова; Геннадий Аркадьевич Степанов; Валерий Дмитриевич Косынкин; Андрей Константинович Селивановский; Таисия Тимофеевна Федулова; Вячеслав Иванович Макаров; Лидия Алексеевна Аржаткина
Original assignee: Производственное объединение "Приднепровский химический завод"
Priority date: 1992-01-09
Filing date: 1992-01-09
Publication date: 1995-04-30

Abstract

FIELD: chemical technology. SUBSTANCE: yttrium and rare-earth elements were separated by extractive mixture containing organophosphate compounds and hydrocarbon diluent. Organophosphate compound: phosphoric acid hexabutyltrisamide with additional addition of trialkylammonium nitrate and octyl alcohol at the following ratio of components, vol.%: phosphoric acid hexabutyltrisamide 38-42; trialkylammonium nitrate 8-12; octyl alcohol 8-12, and hydrocarbon diluent - the rest. EFFECT: improved method of elements separation. 2 tbl

Description

Изобретение относится к гидрометаллургии редких металлов, в частности к области разделения редкоземельных элементов (РЗЭ), и может быть использовано в технологии получения чистого иттрия. The invention relates to hydrometallurgy of rare metals, in particular to the field of separation of rare earth elements (REE), and can be used in the technology of obtaining pure yttrium.

Известны способы разделения РЗЭ с использованием смеси экстрагентов, такие как 35-40% высших изомерных карбоновых кислот (ВИКК) + 35-40% триалкилметиламмоний нитрата (ТАМАН) в углеродном разбавителе (УВР); 20-40% гексабутилтри- самид фосфорной кислоты (ГБТА) + 10-30% триалкилметиламмоний нитрата в УВР, которые позволяют отделить все РЗЭ от иттрия в нитратных средах. Known methods for the separation of REE using a mixture of extractants, such as 35-40% of the higher isomeric carboxylic acids (VICC) + 35-40% of trialkylmethylammonium nitrate (TAMAN) in a carbon diluent (UVR); 20-40% phosphoric acid hexabutyltrimamide (GBTA) + 10-30% trialkylmethylammonium nitrate in water-blast furnace, which allows to separate all REE from yttrium in nitrate media.

Недостатком применения смеси ВИКК+ТАМАН являются плохая гидродинамика системы и вследствие этого низкие значения коэффициентов разделения лантаноидов. The disadvantage of using the VIKK + TAMAN mixture is the poor hydrodynamics of the system and, as a result, the low lanthanide separation coefficients.

Экстракцию смесью экстрагентов ГБТА+ТАМАН проводят из нитратных растворов с концентрацией редкоземельных элементов ≈150 г/л РЗО и рН 1-2. При этом достигаются следующие коэффициенты разделения редкоземельных элементов и иттрия: Sm 2,6-3,46; Eu 2,7-4,7; Gd 1,4-2,9; Dy 1,9-2,4; Но 1,1-1,3; Er 1,4; Yb 2,4-4,3. Extraction with a mixture of extractants GBTA + TAMAN is carried out from nitrate solutions with a concentration of rare earth elements ≈150 g / l REO and pH 1-2. In this case, the following separation ratios of rare-earth elements and yttrium are achieved: Sm 2.6-3.46; Eu 2.7-4.7; Gd 1.4-2.9; Dy 1.9-2.4; But 1.1-1.3; Er 1.4; Yb 2.4-4.3.

Недостатком разделения РЗЭ смесью ГБТА и ТАМАН в УВР являются невысокие коэффициенты разделения иттрия и таких элементов, как гадолиний, гольмий, эрбий. The disadvantage of the separation of REEs by a mixture of GBTA and TAMAN in the UVR is the low separation coefficients of yttrium and elements such as gadolinium, holmium, erbium.

Наиболее близким предлагаемому решению из публикуемых технических решений является способ разделения ланта- ноидов и иттрия при экстракции их нитратов 50%-ным раствором ТБФ в углеводородном разбавителе [1]
Недостатком применения экстракционной системы 50% ТБФ в УВР являются невысокие коэффициенты разделения иттрия и таких элементов, как церий, неодим, эрбий, иттербий, лютеций, и в связи с этим невозможность очистки иттрия от данных легких и тяжелых лантаноидов.The closest to the proposed solution from the published technical solutions is the method of separation of lanthanides and yttrium during the extraction of their nitrates with a 50% solution of TBP in a hydrocarbon diluent [1]
The disadvantage of using the extraction system of 50% TBP in the water supply system is the low separation coefficients of yttrium and elements such as cerium, neodymium, erbium, ytterbium, lutetium, and therefore the inability to purify yttrium from these light and heavy lanthanides.

Цель предлагаемого изобретения повышение селективности отделения РЗЭ от иттрия. Поставленная цель достигается тем, что экстракцию проводят смесью органических соединений, содержащий 38-40% ГБТА, 8-12% триалкиламмоний нитрата (АЛАН), 8-12% октилового спирта, остальное УВР, из нитратных растворов с концентрацией суммы РЗО 150 г/л, рН 1-2. The purpose of the invention is to increase the selectivity of the separation of REE from yttrium. This goal is achieved by the fact that the extraction is carried out with a mixture of organic compounds containing 38-40% GBTA, 8-12% trialkylammonium nitrate (ALAN), 8-12% octyl alcohol, the rest is UVR, from nitrate solutions with a concentration of REO of 150 g / l pH 1-2.

При содержании АЛАНа меньше 8% значительно уменьшаются коэффициенты разделения между иттрием и средними РЗЭ (Eu, Gd) и Tb, при содержании больше 12% уменьшаются коэффициенты разделения между иттрием и тяжелыми РЗЭ (Yb, Lu) см. табл.1. Для предлагаемой смеси коэффициенты разделения любого индивидуального редкоземельного элемента и иттрия больше 1,9. When the content of ALAN is less than 8%, the separation coefficients between yttrium and medium REE (Eu, Gd) and Tb are significantly reduced; when the content is more than 12%, the separation coefficients between yttrium and heavy REE (Yb, Lu) are reduced, see Table 1. For the proposed mixture, the separation ratios of any individual rare earth element and yttrium are greater than 1.9.

П р и м е р 1. Взята экстракционная система экстрагент, представляющий смесь ГБТА, АЛАН (при разных соотношениях), октиловый спирт в УВР и водный раствор нитратов РЗЭ с концентрацией суммы оксидов 150 г/т и рН 1-2. Органическая фаза приводится в равновесие с водной фазой. В табл.1 представлены значения коэффициентов разделения РЗЭ и иттрия в зависимости от соотношения ГБТА и АЛАН. PRI me R 1. An extraction system was taken, an extractant representing a mixture of GBTA, ALAN (at different ratios), octyl alcohol in water-water distillation and an aqueous solution of REE nitrates with a concentration of 150 g / t of oxides and a pH of 1-2. The organic phase is equilibrated with the aqueous phase. Table 1 shows the values of the separation coefficients of REE and yttrium depending on the ratio of GBTA and ALAN.

В табл.2 представлены значения коэффициентов разделения РЗЭ и Y в зависимости от концентрации РЗО в равновесном водном растворе. Table 2 presents the values of the separation coefficients of REE and Y depending on the concentration of REE in equilibrium aqueous solution.

Более эффективно осуществляется отделение РЗЭ от Y из растворов с концентрацией РЗО 150 г/л. При данной концентрации коэффициент разделения любого индивидуального РЗЭ и Y больше 1,9. The separation of REE from Y from solutions with a REO concentration of 150 g / l is more efficient. At a given concentration, the separation coefficient of any individual REE and Y is greater than 1.9.

При повышении концентрации РЗО в водном растворе снижаются коэффициенты разделения для легких и средних элементов, при понижении для тяжелых. With an increase in the concentration of rare-earth elements in an aqueous solution, the separation coefficients for light and medium elements decrease, with a decrease for heavy ones.

П р и м е р 2. Исследования по разделению РЗЭ от иттрия с использованием смеси экстрагентов 38-42% ГБТА, 8-12% АЛАН, 8-12% октилового спирта, остальное УВР проводились на укрупненно-лабораторной установке в условиях противотока (число ступеней 40). PRI me R 2. Studies on the separation of REE from yttrium using a mixture of extractants 38-42% GBTA, 8-12% ALAN, 8-12% octyl alcohol, the rest of the UVR was carried out on an enlarged laboratory unit in countercurrent conditions (number steps 40).

В качестве исходного использовался водный раствор нитратов РЗЭ с концентрацией РЗО 151,2 г/л, состав по индивидуальным РЗЭ, в г/л: La 1,5; Gd 2; Sm 1; Но 0,9; Er 0,8; Eu 1; Dy 1; Yb 1; Y 142. An aqueous solution of rare-earth nitrates with a concentration of rare-earth elements of 151.2 g / l, the composition of individual rare-earth elements, in g / l: La 1.5; Gd 2; Sm 1; But 0.9; Er 0.8; Eu 1; Dy 1; Yb 1; Y 142.

Предварительно экстрагент был обработан раствором иттрия с концентрацией 150 г/л, соотношение фаз О:В 4:1. Previously, the extractant was treated with a solution of yttrium with a concentration of 150 g / l, phase ratio O: B 4: 1.

В результате проведенных испытаний был получен Y чистотой 99,99% с концентрацией остальных РЗЭ, в La 1˙10^-4; Gd 1˙10^-4; Sm 1˙10^-4; Eu 1˙10^-4; Dy 1˙10^-3; Но 1˙10^-3; Er 1˙10^-3; Yb 1˙10^-3.As a result of the tests, Y was obtained with a purity of 99.99% with a concentration of the remaining REEs, in La 1˙10 ^-4 ; Gd 1˙10 ^-4; Sm 1˙10 ^-4; Eu 1˙10 ^-4; Dy 1-10 ^-3 ; But 1˙10 ^-3 ; Er 1˙10 ^-3; Yb 1-10 ^-3 .

Использование экстрагента состава 38-42% ГБТА + 8-12% АЛАН + 8-12% октилового спирта, остальное УВР, в технологии получения РЗЭ позволяет повысить селективность отделения иттрия от всех редкоземельных элементов. Коэффициенты разделения между иттрием и всеми лантаноидами по сравнению с коэффициентами разделения, полученными при использовании экстрагента, описанного в прототипе, возрастают в 1,4-10,8 раза, кроме гадолиния, который практически остается на том же уровне. Эта система позволяет эффективно отделять все РЗЭ от иттрия и получать его высокой степени чистоты на одном экстракционном каскаде. The use of an extractant with a composition of 38-42% GBTA + 8-12% ALAN + 8-12% octyl alcohol, the rest of the UVR, in the technology for the production of REEs, makes it possible to increase the selectivity of separation of yttrium from all rare earth elements. The separation coefficients between yttrium and all lanthanides compared to the separation coefficients obtained using the extractant described in the prototype increase by 1.4-10.8 times, except for gadolinium, which practically remains at the same level. This system allows you to effectively separate all REE from yttrium and to obtain its high degree of purity in one extraction cascade.

Claims

METHOD FOR SEPARATING ITTRIUM AND RARE EARTH ELEMENTS with an extraction mixture containing organophosphorus compounds and a hydrocarbon diluent, characterized in that the extraction is carried out with a mixture containing phosphoric acid hexabutyltrisamide as an organophosphorus compound, with the addition of trialkylammonium nitrate and octyl alcohol in it.

Phosphoric Hexabutyltrisamide 38 42
Trialkylammonium nitrate 8 12
Octyl alcohol 8 12
Hydrocarbon diluent