RU2188157C2 - Способ извлечения тория из водных растворов, содержащих редкоземельные металлы - Google Patents
Способ извлечения тория из водных растворов, содержащих редкоземельные металлы Download PDFInfo
- Publication number
- RU2188157C2 RU2188157C2 RU2000107408/12A RU2000107408A RU2188157C2 RU 2188157 C2 RU2188157 C2 RU 2188157C2 RU 2000107408/12 A RU2000107408/12 A RU 2000107408/12A RU 2000107408 A RU2000107408 A RU 2000107408A RU 2188157 C2 RU2188157 C2 RU 2188157C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- thorium
- collector
- earth metals
- aqueous solution
- aqueous
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к извлечению тория из водных растворов. К водным растворам, содержащим торий и редкоземельные металлы, добавляют щелочь. Нейтрализуют азотную кислоту до ее концентрации 0,005-0,2 моль/л. Затем добавляют бензолсульфинат натрия и коллектор. Коллектор - полифторированные органические кислоты, спирты, альдегиды или кетоны общей формулы CxFyOzHs, где х= 5-13, у= 5-19, z=1-2, s=1-4. Соотношение водный раствор : коллектор (5-10) : 1. Перемешивают. Отделяют коллектор и извлекают из него бензолсульфинат тория. Способ повышает селективность выделения тория. 3 табл.
Description
Изобретение относится к области химического производства и может быть использовано для переработки торийсодержащего рудного сырья, извлечения тория и редких земель из шлихов золота, для очистки технологических растворов и промышленных сточных вод, содержащих торий и редкоземельные металлы.
Процесс переработки руд редкоземельных металлов и техногенного сырья различными методами с применением серной кислоты, едкого натра, соды, газообразного хлора и ряда других реагентов включает в себя следующие стадии, общие для всех методов:
- перевод тория и редкоземельных металлов в водный раствор;
- разделение тория и редкоземельных металлов.
- перевод тория и редкоземельных металлов в водный раствор;
- разделение тория и редкоземельных металлов.
Из-за близости химических свойств тория и редкоземельных металлов (РЗМ) проблема отделения тория от РЗМ является наиболее важной и сложной задачей.
Методы, основанные на различии гидролитических свойств тория и РЗМ или ступенчатой нейтрализации кислых водных растворов, не обеспечивают достаточно полного выделения тория и разделения тория от других РЗМ и требуют дополнительных методов очистки маточных растворов от тория.
Методы, основанные на различии в растворимости некоторых солей тория и РЗМ, главным образом сульфатов и оксалатов, также малоэффективны. Полного разделения тория и РЗМ данными методами добиться практически невозможно, содержание тория в маточных растворах достигает ~ 15 г/л.
Наиболее перспективными являются методы ионного обмена и экстракции. Недостатком экстракционного метода является невозможность переработки концентрированных по торию водных растворов выше 170 г/л из-за образования третьей органической фазы, возрастание соэкстракции РЗМ, в частности нитратов лантаноидов в присутствии ионов железа (III), а также ионов сульфата и фосфата. Остаточная концентрация тория в водном растворе составляет ~ 300-600 мкг/мл, что предусматривает дополнительную обработку с целью извлечения тория из водного раствора.
Известны металлорганические нерастворимые соединения тория - алкилсульфат тория, а именно октадецилсульфат тория состава Тh(ROSO3)4, который используется для флотационной очистки водных растворов от тория [Скрылев Л. П., Перлова О.В., Сазонова В.Ф. Кинетика флотационного выделения тория с помощью алкилсульфатов натрия/ Журнал прикладной химии, 1993, 66, 5, с. 1170-1173].
Установлено, что алкилсульфаты тория не переходят в полифторированный коллектор, и таким образом процесс очистки от тория водных растворов реализовать невозможно.
Способ осаждения тория в виде бензолсульфината тория осаждением раствором бензолсульфината натрия [Рябчиков Д.И, Голбрайх Е.К. Аналитическая химия тория. М.: Академия наук СССР, с. 108-109] из водных растворов является селективным по отношению к торию и является наиболее близким аналогом - прототипом заявляемого способа. Но данный способ не позволяет получить достаточно чистое нерастворимое соединение тория, вследствие невозможности отмывки осадка тория от соединений редкоземельных металлов, находящихся в водном растворе, даже при достаточно большом числе необходимых, трудоемких и длительных операций промывки водой торийсодержащего осадка.
Задачей изобретения является повышение степени селективности выделения тория из водного раствора, содержащего РЗМ, путем перехода его металлорганического нерастворимого соединения в органическую фазу - полифторированный коллектор, повышение степени очистки тория от РЗМ, повышение степени разделения тория и РЗМ и сокращение общей длительности процесса очистки водных растворов от тория при одновременном разделении тория и РЗМ.
Технический результат достигается тем, что к водному раствору, полученному при кислотном вскрытии тория из рудного и техногенного сырья, а также ядерного топлива и содержащему кроме тория и РЗМ бериллий, алюминий, титан, уран (IV) и другие металлы, добавляют бензолсульфинат натрия и щелочь для достижения остаточной концентрации кислоты в водном растворе не более 0,1 М, в результате чего образуется плотный и твердый мелкодисперсный осадок нерастворимого внутрикомплексного хелатного соединения тория - бензолсульфинат тория.
Затем в водный раствор вводят фторорганический коллектор и перемешивают органическую и водные фазы.
Образовавшийся твердый осадок бензолсульфината тория количественно переходит в несмешивающуюся с водой органическую фазу в течение 13-15 секунд. В водной фазе концентрируются водорастворимые соединения редкоземельных металлов, не образующие нерастворимого осадка с бензолсульфинатом натрия. Потом производят разделение органической и водной фаз путем отстаивания. Процесс разделения (отстаивания) составляет 5,0-6,0 минут. В результате отстаивания образуется двухфазная система: в верхнем слое - водный раствор, а в нижнем - органическая фаза - полифторированные соединения - с распределенным в нем твердодисперсным бензолсульфинатом тория.
Органическая фаза, содержащая несмешивающийся с ней бензолсульфинат тория в виде твердого осадка, отделяется от осадка бензолсульфината натрия известными способами: седиментацией, центрифугированием и т.д.
Органическая фаза после отделения осадка бензолсульфината тория вновь используется в технологическом процессе.
Отделенный от органической фазы осадок бензолсульфината тория, содержащий сорбированную органическую фазу, подвергается дистилляции с целью отгонки коллектора, который после улавливания и конденсации вновь используется в технологическом процессе.
В качестве органического коллектора могут быть использованы полифторирован-ные кислоты, или спирты, или альдегиды, или кетоны общей формулы CxFyOzHs, где х=5-13, у=5-19, z=1-2, s=1-4.
Эти соединения весьма устойчивы, практически нерастворимы в воде, менее 0,083 маc. % для х=6 и менее 0,015 маc.% для х=8, не образуют с водой устойчивых эмульсий. Благодаря этому, а также большой разнице удельных масс водного раствора и коллектора - полифторированных соединений разделение водного раствора и перфторированного соединения с распределенным в нем твердодисперсным бензолсульфинатом тория путем отстаивания больших затруднений не вызывает.
Важным достоинством полифторированного коллектора в процессе дистилляции органической фазы для выделения бензолсульфината тория является низкая теплота испарения при высокой температуре кипения, нетоксичность и отсутствие мутагенного действия.
Оптимальными условиями извлечения тория из водных растворов являются: кислотность раствора не выше 0,1 моль/л, т.к. повышение кислотности вызывает дополнительный расход осадителя и приводит к росту остаточной концентрации тория в водном растворе и соответственно к снижению степени извлечения тория из раствора, что подтверждается данными таблицы 1.
Пример 1.
К водному раствору, содержащему 2,9 мг/мл тория, 120 мг/л лантана (в качестве распространенного представителя РЗЭ), добавляют азотную кислоту до кислотности раствора 0,1 моль/л по азотной кислоте, бензолсульфинат натрия в количестве 200% от стехиометрического количества для осаждения тория, затем добавляют тригидродекафторгептиловый спирт Н(СF2)6СН2OН до объемного соотношения водный раствор : коллектор = 10:1 и перемешивают систему в течение ~ 30 секунд.
Потом разделяют несмешивающиеся друг с другом органическую и водную фазы путем отстаивания в течение 3 мин. В результате отстаивания образуется двухфазная система: в верхнем слое, водный раствор, содержащий нитрат лантана, а в нижнем - органическая фаза, тригидрододекафторгептиловый спирт, содержащий нерастворимые в нем дисперсные частицы бензолсульфината тория.
Остаточное содержание тория в водном слое составляет ~ 2,5 мкг/мл, соответственно степень извлечения тория в органическую фазу составляет 99,91%.
Органическую фазу для отделения осадка бензолсульфината тория подвергают центрифугированию при факторе разделения 100±1. Влажные кристаллы бензолсульфината тория подвергаются дистилляции при температуре ~ 185±5oС для отгонки коллектора, который после конденсации вновь используется в технологическом процессе.
Осадок бензолсульфината тория после отгонки органического растворителя подвергают прокаливанию при температуре 550-600oС, что приводит к образованию оксида Th (ThO2), который содержит 10-6% лантана.
Пример 2.
Водный раствор, содержащий 2000 мкг/мл (2 г/л) тория, 1500 мг/л лантана (типичного представителя РЗЭ) и имеющий концентрацию свободной азотной кислоты 2 моль/л, нагревают до температуры 80±2oС, добавляют NaOH (едкий натр) для нейтрализации свободной азотной кислоты, чтобы кислотность раствора уменьшилась до 0,05 моль/л по азотной кислоте.
Затем добавляют бензолсульфинат натрия в количестве 150% избытка от стехиометрического количества, необходимого для осаждения тория в виде бензолсульфината, и при перемешивании вводят коллектор полифторированный альдегид формулы F(CF2)8COH до объемного соотношения водный раствор: коллектор = 5:1 и производят перемешивание системы в течение ~20 сек.
Затем производят разделение несмешивающихся друг с другом органической и водной фаз путем отстаивания в течение 2 мин. Водная фаза, в которой содержание тория снижается до 2 мг/л, содержит нитрат лантана. Степень извлечения тория из исходного раствора составляет 99,9%.
В диапазоне концентраций азотной кислоты в растворе 0,05-0,10 моль/л минимальная остаточная концентрация тория в растворе ~2,5 мкг/мл достигается при 200% избытке бензолсульфината от стехиометрического количества, повышение кислотности приводит к росту остаточной концентрации тория в водном растворе и снижению степени осаждения тория, что, по-видимому, связано с диссоциацией экстрагируемого соединения в органической фазе по реакции
(С6Н5-SO2)Na+НNО3-->C6H5-SО3Н+NaNO3,
4C6H5-SO2H+Th(NO3)4-->Тh(С6Н5-SO2)4+4HNO3
Для определения оптимального соотношения между водной и органической фазами в виде объемного отношения коллектор - полифторированный спирт H(CF2)8CH2OH - использовался водный раствор нитрата тория с начальной концентрацией 2,9 г/л при кислотности раствора по азотной кислоте, равной 0,05 моль/л, избыток осадителя - бензолсульфината натрия - составлял 200% от стехиометрического количества.
(С6Н5-SO2)Na+НNО3-->C6H5-SО3Н+NaNO3,
4C6H5-SO2H+Th(NO3)4-->Тh(С6Н5-SO2)4+4HNO3
Для определения оптимального соотношения между водной и органической фазами в виде объемного отношения коллектор - полифторированный спирт H(CF2)8CH2OH - использовался водный раствор нитрата тория с начальной концентрацией 2,9 г/л при кислотности раствора по азотной кислоте, равной 0,05 моль/л, избыток осадителя - бензолсульфината натрия - составлял 200% от стехиометрического количества.
При проведении опытов водная и органическая фазы смешивались в мерном цилиндре, энергично встряхивались 5-10 мин, а затем фиксировалось время полного осветления водной фазы, остаточная концентрация тория в растворе, состояние осадка в органической фазе - полифторированном спирте. Результаты опытов приведены в таблице 2.
Наилучшим является соотношение водной и органической фаз (В:O), равное (10-5): 1. Это объемное соотношение характеризуется наименьшим временем разделения, высокой степенью извлечения тория и наименьшим объемом твердой фазы осадка, что способствует более эффективному разделению тория от редкоземельных элементов.
Пример 3.
Процесс разделения тория и редкоземельных элементов опробован на модельных растворах, содержащих нитрат тория и нитрат лантана.
Опыты проводились при начальной концентрации тория в водном растворе 2,9 мг/моль, при кислотности водного раствора 0,02 моль/л, при соотношении объемов водной к органической фазе, равном 5:1. Результаты опытов приведены в табл.3.
В результате осуществления предлагаемого способа степень выделения тория из водных растворов, получаемых при переработке руд, техногенного сырья, шлихового золота и облученного ядерного топлива, составляет 99,9%, что соответствует максимальной остаточной концентрации тория в водном растворе 3-5 мкг/мл, тогда как в прототипе максимальная степень извлечения тория составляет ~ 97-98%.
Многократное использование органического коллектора (полифторированных соединений), регенерируемого методом дистилляции, используемого в предлагаемом способе очистки водных растворов от тория, обуславливает высокую экономичность способа.
Возрастает и скорость процесса извлечения. В способе-прототипе время отстаивания составляет до 30 минут, в предлагаемом способе время отстаивания не более 5,0-6,0 мин.
В технологическом отношении осуществление предлагаемого способа производится на стандартном оборудовании, основой которого является емкостное оборудование, которое в отличие от флотационного способа выделения тория не требует больших производственных площадей.
Таким образом, в процессе выделения тория из водных растворов производится одновременная очистка от редкоземельных металлов с высоким коэффициентом очистки в отличие от прототипа.
Claims (1)
- Способ извлечения тория из водных растворов, содержащих редкоземельные металлы, в виде нерастворимой соли, отличающийся тем, что к водному раствору добавляют щелочь для нейтрализации свободной азотной кислоты до концентрации ее в растворе 0,005-0,1 моль/л, бензолсульфинат натрия и коллектор - полифторированные органические соединения: кислоты, или спирты, или альдегиды, или кетоны общей формулы CxFyOzHs, где х=5-13, у=5-19, z=1-2, s=1-4, в соотношении водный раствор : коллектор (5-10) : 1, перемешивают, отделяют коллектор с последующим извлечением из него бензолсульфината тория.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000107408/12A RU2188157C2 (ru) | 2000-03-27 | 2000-03-27 | Способ извлечения тория из водных растворов, содержащих редкоземельные металлы |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2000107408/12A RU2188157C2 (ru) | 2000-03-27 | 2000-03-27 | Способ извлечения тория из водных растворов, содержащих редкоземельные металлы |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2000107408A RU2000107408A (ru) | 2002-02-20 |
RU2188157C2 true RU2188157C2 (ru) | 2002-08-27 |
Family
ID=20232370
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2000107408/12A RU2188157C2 (ru) | 2000-03-27 | 2000-03-27 | Способ извлечения тория из водных растворов, содержащих редкоземельные металлы |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2188157C2 (ru) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2517651C1 (ru) * | 2013-05-07 | 2014-05-27 | Александра Валерьевна Ануфриева | Способ экстракционной очистки нитратных растворов, содержащих рзм |
RU2576763C1 (ru) * | 2014-08-22 | 2016-03-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт двигателей" (ОАО "НИИД") | Способ экстракционного разделения редкоземельных металлов из азотнокислых растворов |
RU2611001C1 (ru) * | 2016-03-04 | 2017-02-17 | Акционерное общество "Ведущий проектно-изыскательский и научно-исследовательский институт промышленной технологии" (АО "ВНИПИпромтехнологии") | Способ экстракционного разделения скандия и тория |
RU2623943C1 (ru) * | 2016-02-03 | 2017-06-29 | Акционерное общество "Радиевый институт им. В.Г. Хлопина" | Экстракционная смесь для извлечения тпэ и рзэ из высокоактивного рафината переработки оят аэс и способ её применения (варианты) |
RU2626206C1 (ru) * | 2016-09-22 | 2017-07-24 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина Российской академии наук (ИФХЭ РАН) | Способ выделения скандия из концентратов редкоземельных элементов |
RU2647047C1 (ru) * | 2017-05-02 | 2018-03-13 | Акционерное общество "Далур" | Способ получения оксида скандия из концентрата скандия |
RU2669737C1 (ru) * | 2018-01-18 | 2018-10-15 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Способ получения оксида скандия из скандийсодержащих концентратов |
-
2000
- 2000-03-27 RU RU2000107408/12A patent/RU2188157C2/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
РЯБЧИКОВ Д.И., ГОЛЬБРАЙХ Е.К. Аналитическая химия тория. - М.: изд-во Академии наук СССР, 1960, с. 108-109. * |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2517651C1 (ru) * | 2013-05-07 | 2014-05-27 | Александра Валерьевна Ануфриева | Способ экстракционной очистки нитратных растворов, содержащих рзм |
RU2576763C1 (ru) * | 2014-08-22 | 2016-03-10 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт двигателей" (ОАО "НИИД") | Способ экстракционного разделения редкоземельных металлов из азотнокислых растворов |
RU2623943C1 (ru) * | 2016-02-03 | 2017-06-29 | Акционерное общество "Радиевый институт им. В.Г. Хлопина" | Экстракционная смесь для извлечения тпэ и рзэ из высокоактивного рафината переработки оят аэс и способ её применения (варианты) |
RU2611001C1 (ru) * | 2016-03-04 | 2017-02-17 | Акционерное общество "Ведущий проектно-изыскательский и научно-исследовательский институт промышленной технологии" (АО "ВНИПИпромтехнологии") | Способ экстракционного разделения скандия и тория |
RU2626206C1 (ru) * | 2016-09-22 | 2017-07-24 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физической химии и электрохимии им. А.Н. Фрумкина Российской академии наук (ИФХЭ РАН) | Способ выделения скандия из концентратов редкоземельных элементов |
RU2647047C1 (ru) * | 2017-05-02 | 2018-03-13 | Акционерное общество "Далур" | Способ получения оксида скандия из концентрата скандия |
RU2669737C1 (ru) * | 2018-01-18 | 2018-10-15 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Способ получения оксида скандия из скандийсодержащих концентратов |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9896743B2 (en) | Method for re-extraction of rare-earth metals from organic solutions and preparing concentrate of rare-earth metals | |
US3800024A (en) | Process for neutralization and regeneration of aqueous solutions of acids and dissolved metals | |
CN106365180B (zh) | 一种从锂矿中提取高纯氯化锂的工艺 | |
US4886648A (en) | Process for the recovery of germanium from solutions that contain it | |
Gutiérrez et al. | Recovery of gallium from coal fly ash by a dual reactive extraction process | |
CN101376528B (zh) | 从碱性粗钼酸钠溶液中萃取钼制取纯钼酸铵的方法 | |
RU2373299C1 (ru) | Способ извлечения и разделения ионов церия и иттрия | |
RU2188157C2 (ru) | Способ извлечения тория из водных растворов, содержащих редкоземельные металлы | |
RU2288171C1 (ru) | Способ выделения редкоземельных элементов из раствора солянокислотного разложения эвдиалитового концентрата | |
WO2014167534A1 (en) | Recovery of yttrium and europium compounds | |
KR930007139B1 (ko) | 갈륨을 함유하는 염기성 용액으로부터 갈륨의 회수방법 | |
Stepanov et al. | Scandium extraction from sulfuric acid solutions by mixtures of D2EHPA and MTAA sulfate in toluene | |
RU2147619C1 (ru) | Способ осаждения платиноидов из водных растворов при переработке отработавшего ядерного топлива | |
Sekine | Separation and spectrophotometric determination of uranium (VI) by extraction with arsenazo III and zephiramine | |
RU2237299C2 (ru) | Способ переработки урангадолиниевых скрапов | |
IE872332L (en) | Recovering gallium by liquid- liquid extraction | |
RU2085494C1 (ru) | Способ получения очищенного от фтора нитрата церия | |
JPS6112010B2 (ru) | ||
JPH0357052B2 (ru) | ||
RU2102326C1 (ru) | Способ переработки растворов вольфрамата натрия | |
RU2223918C1 (ru) | Способ концентрирования рутения | |
CN109912093B (zh) | 一种基于镨、钕反萃取液的零排放生产工艺 | |
US5277883A (en) | Recovery of metal values from aqueous solutions | |
RU2186865C2 (ru) | Извлечение молибдена из водных растворов вольфраматов | |
SU937344A1 (ru) | Способ очистки сточных вод,содержащих комплексообразователи,от меди |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050328 |