RU2236375C2 - Method for preparing sodium hexafluoroscandiate - Google Patents

Method for preparing sodium hexafluoroscandiate Download PDF

Info

Publication number
RU2236375C2
RU2236375C2 RU2002111428/15A RU2002111428A RU2236375C2 RU 2236375 C2 RU2236375 C2 RU 2236375C2 RU 2002111428/15 A RU2002111428/15 A RU 2002111428/15A RU 2002111428 A RU2002111428 A RU 2002111428A RU 2236375 C2 RU2236375 C2 RU 2236375C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
scandium
fluoride
sodium
hexafluoroscandiate
hydrochloric
Prior art date
Application number
RU2002111428/15A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2002111428A (en
Inventor
С.В. Кондратьев (RU)
С.В. Кондратьев
А.В. Вальков (RU)
А.В. Вальков
Original Assignee
ООО "Ромекс"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ООО "Ромекс" filed Critical ООО "Ромекс"
Priority to RU2002111428/15A priority Critical patent/RU2236375C2/en
Publication of RU2002111428A publication Critical patent/RU2002111428A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2236375C2 publication Critical patent/RU2236375C2/en

Links

Landscapes

  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)

Abstract

FIELD: inorganic chemistry, chemical technology.
SUBSTANCE: invention relates to technology for preparing chelate compounds of scandium. The parent scandium carbonate is dissolved in hydrochloric or nitric acid to pH = 1-2. Then ammonium fluoride and scandium-containing chloride or nitrate solution in the ratio (mole) sodium fluoride : ammonium fluoride : scandium = (3.1-3.2):(3.0-3.1):1, respectively, are added sequentially to the saturated and heated to 80-95oC solution of sodium fluoride. Chelate scandium salt is precipitated. Pulp is kept at stirring for 20-40 min. Precipitated deposit of sodium hexafluoroscandiate is filtered off, washed out with acetone and dried at temperature 100-150oC for 2-3 h. Mother liquor obtained after filtration of sodium hexafluoroscandiate is treated with hydrochloric or nitric acid up to the ratio (mol) fluoride ions : hydrogen ions = 1:(0.9-0.95). The obtained solution is used for treatment of the parent scandium carbonate, filtrate is separated and discarded and precipitate containing scandium carbonate and fluoride is fed to the process head. Invention provides preparing crystalline precipitates that promotes to formation more pure compounds and elevating filtration rate, diminishing amount of formed fluoro-containing sewage wherein the residual concentration of fluoride ions in discharge solutions doesn't exceed 3-5 mg/l.
EFFECT: improved preparing method.
2 tbl, 1 ex

Description

Предлагаемое изобретение относится к технологии редкоземельных соединений, точнее к технологии соединений скандия. Скандий относится к группе редкоземельных элементов и к нему предъявляют повышенный интерес в связи с рядом уникальных свойств скандия. В частности, скандийалюминиевые лигатуры применяют для получения высокопрочных алюминиевых сплавов, применяемых в современной передовой технике. При изготовлении алюминийскандиевой лигатуры перспективным представляется использование гексафторскандиата натрия вместо металлического скандия. В литературе описаны методы получения фторсодержащих соединений редкоземельных элементов и иттрия [1] взаимодействием исходных РЗЭ с фторидом аммония, отделением осадка и прокаливанием при температуре 450-600°С. Целый ряд работ посвящен получению комплексных фторидов РЗЭ и лития. Для получения двойного фторида лития и иттрия соль иттрия смешивают с карбонатом лития и плавиковой кислотой. Комплексную соль отмывают от примесей и прокаливают при 400-500°С [2]. В патенте [3] авторы рекомендуют для получения фторокомплексов РЗЭ и щелочных металлов тетрафторхлорат цезия. Наиболее близким по техническому решению и достигаемому результату является способ получения фторскандиата натрия взаимодействием фторидных растворов натрия и аммония с фторидом скандия [4]. Недостаток данного технического решения заключается в образовании медленно фильтрующихся осадков комплексных фторидов, значительном загрязнении сточных вод фтор-ионом и необходимости дополнительных операций высокотемпературной прокалки. Выводимые из процесса фторидные маточники могу содержать от 0,5 до 10 г/л фтор-иона. С целью ликвидации указанных недостатков нами предлагается следующее техническое решение.The present invention relates to the technology of rare earth compounds, more specifically to the technology of compounds of scandium. Scandium belongs to the group of rare-earth elements and is of great interest to it due to a number of unique properties of scandium. In particular, scandium-aluminum alloys are used to produce high-strength aluminum alloys used in modern advanced technology. In the manufacture of aluminum scandium ligatures, the use of sodium hexafluoroscandiate instead of metallic scandium seems promising. The literature describes methods for producing fluorine-containing compounds of rare-earth elements and yttrium [1] by reacting the initial REE with ammonium fluoride, separating the precipitate, and calcining at a temperature of 450-600 ° С. A number of works are devoted to the production of complex REE and lithium fluorides. To obtain double lithium and yttrium fluoride, the yttrium salt is mixed with lithium carbonate and hydrofluoric acid. The complex salt is washed from impurities and calcined at 400-500 ° C [2]. In the patent [3], the authors recommend cesium tetrafluorochlorate to obtain REE fluorine complexes and alkali metals. The closest in technical solution and the achieved result is a method for producing sodium fluoroscandiate by the interaction of fluoride solutions of sodium and ammonium with scandium fluoride [4]. The disadvantage of this technical solution is the formation of slowly filtered precipitates of complex fluorides, significant contamination of wastewater with fluorine ion and the need for additional high-temperature calcining operations. Fluoride mother liquors removed from the process can contain from 0.5 to 10 g / l of fluorine ion. In order to eliminate these shortcomings, we propose the following technical solution.

Предварительно готовят раствор хлорида или нитрата скандия растворением исходного карбоната скандия в соляной или азотной кислоте до рН 1-2. 3атем в насыщенный и нагретый до температуры 80-95°С раствор фторида натрия вводят последовательно фторид аммония и скандийсодержащий хлоридный или нитратный раствор с осадком фторида скандия в соотношении (вес.): фторид натрия : фторид аммония : скандий = 3,1-3,2:3,0-3,1:1. В осадок выпадает комплексная соль скандия. Выдерживают пульпу при перемешивании 20-40 мин, отфильтровывают выпавший осадок гексафторскандиата натрия, промывают ацетоном и сушат при температуре 100-150°С в течение 2-3 часов. Маточный раствор от фильтрации гексафторскандиата натрия обрабатывают соляной или азотной кислотой до соотношения (мол.): фтор-ион : ион водорода = 1:0,9-0,95. Полученным раствором обрабатывают исходный карбонат скандия, отделяют и сбрасывают фильтрат, а осадок направляют в голову процесса на растворение в соляной или азотной кислоте.A preliminary solution of scandium chloride or nitrate is prepared by dissolving the starting scandium carbonate in hydrochloric or nitric acid to pH 1-2. Then, in a saturated and heated to a temperature of 80-95 ° С sodium fluoride solution, ammonium fluoride and a scandium-containing chloride or nitrate solution are successively introduced with a precipitate of scandium fluoride in the ratio (weight): sodium fluoride: ammonium fluoride: scandium = 3.1-3, 2: 3.0-3.1: 1. The complex salt of scandium precipitates. The pulp is kept under stirring for 20-40 minutes, the precipitated precipitate of sodium hexafluoroscandiate is filtered off, washed with acetone and dried at a temperature of 100-150 ° C for 2-3 hours. The mother liquor from the filtration of sodium hexafluoroscandiate is treated with hydrochloric or nitric acid to the ratio (mol.): Fluorine ion: hydrogen ion = 1: 0.9-0.95. The resulting solution is treated with the starting scandium carbonate, the filtrate is separated and discarded, and the precipitate is sent to the head of the process for dissolution in hydrochloric or nitric acid.

Рекомендация поддерживать значение рН 1-2 по окончании растворения исходного карбоната скандия связана с необходимостью иметь избыточное количество ионов водорода во избежание образования гидроксофторидов. Замена части фторида натрия на фторид аммония рекомендовано авторами для уменьшения объемов водных растворов, т.к. фторид аммония, в отличие от фторида натрия, прекрасно растворяется в воде.The recommendation to maintain a pH of 1-2 at the end of the dissolution of the starting scandium carbonate is associated with the need to have an excessive amount of hydrogen ions in order to avoid the formation of hydroxofluorides. The replacement of part of sodium fluoride with ammonium fluoride is recommended by the authors to reduce the volume of aqueous solutions, because ammonium fluoride, unlike sodium fluoride, is highly soluble in water.

Рекомендованный интервал соотношения фторида натрия, фторида аммония и скандия объясняется тем, что при уменьшении соотношения до 2,5-2,8 снижается извлечение скандия, а при повышении соотношения более 3,2-3,3 возрастает количество фтор-ионов в маточных растворах (табл. 1а). Температурный интервал и порядок приливания растворов при осаждении гексафторскандиата натрия объясняется тем, что в этом случае получается кристаллический, хорошо фильтрующийся осадок. Осадок становится более аморфным при понижении температуры до 70°С и ниже, повышение температуры более 95°С не улучшает результат (табл. 1б).Температурный интервал при сушке комплексной соли объясняется тем, что при понижении температуры менее 100°С время сушки недопустимо увеличивается, при повышении температуры более 150°С возможно образование примесей оксифторидов. Интервал соотношения концентраций ионов фтора к ионам водорода связан с тем, что при повышении соотношения ион фтора: ион водорода более 1,0-1,05 повышается содержание фтор-ионов в сбросных растворах (до 0,1 г/л), а при соотношении менее 0,9 увеличивается содержание скандия в сбросных растворах (до 0,05-0,15 г/л). Растворение оксида скандия можно проводить как в соляной, так и в азотной кислотах. После растворения целесообразно иметь некоторый избыток кислоты (2-4 г/л) с тем, чтобы избежать образования гидроксосоединений.The recommended range of the ratio of sodium fluoride, ammonium fluoride and scandium is explained by the fact that when the ratio is reduced to 2.5-2.8, the extraction of scandium decreases, and when the ratio increases more than 3.2-3.3, the amount of fluoride ions in the mother liquors increases ( table 1a). The temperature range and the order of flow of the solutions during the precipitation of sodium hexafluoroscandiate is explained by the fact that in this case a crystalline, well-filtered precipitate is obtained. The precipitate becomes more amorphous when the temperature drops to 70 ° C and lower, a temperature increase of more than 95 ° C does not improve the result (Table 1b). The temperature interval during drying of the complex salt is explained by the fact that when the temperature drops below 100 ° C, the drying time is unacceptably longer , when the temperature rises above 150 ° C, the formation of oxyfluoride impurities is possible. The range of the ratio of the concentration of fluorine ions to hydrogen ions is due to the fact that with an increase in the ratio of fluorine ion: hydrogen ion more than 1.0-1.05, the content of fluorine ions in waste solutions increases (up to 0.1 g / l), and with the ratio less than 0.9 increases the content of scandium in waste solutions (up to 0.05-0.15 g / l). The dissolution of scandium oxide can be carried out both in hydrochloric and in nitric acids. After dissolution, it is advisable to have some excess acid (2-4 g / l) in order to avoid the formation of hydroxo compounds.

ОпытExperience

Синтез гексафторскандиата натрия провели несколько раз при различных условиях. Изменяли последовательность операций и отдельные параметры.The synthesis of sodium hexafluoroscandiate was carried out several times under various conditions. Changed the sequence of operations and individual parameters.

Навеску карбоната скандия массой 2 г растворяли в соляной кислоте до избыточной кислотности 0,01-0,05 М. Затем в 100 мл воды растворяли переменное количество фторида натрия (от 1,5 до 2,1 г), нагревали раствор до 85°С и вводили расчетное количество фторида аммония. После растворения соли добавляли скандийсодержащий раствор. Пульпу перемешали 20-30 мин, фильтровали и промывали осадок водой. Результаты по извлечению скандия приведены в табл.1а, 1б. К объединенному фильтрату и промывному раствору, содержащему 0,5-1 г/л (0,02-0,05 М) фтор-иона, добавляли соляную кислоту или щелочь в количестве, при котором концентрация свободных ионов водорода составляла 0,9 от молярного содержания фтор-иона в маточнике (т.е. 0,018-0,045 М). Полученный раствор смешивали с исходным карбонатом скандия массой 2 г. Пульпу фильтровали. Содержание фтор-иона в сбросных растворах колеблется от 3 до 5 мг/л. Карбонат скандия с примесью фторида скандия направляли в голову процесса на растворение в кислоте. Для удаления воды из осадка фторскандиата нецелесообразно использовать прокаливание или подогрев в муфеле из-за опасности гидролиза и разрушения комплексного соединения. Авторы рекомендуют проводить промывку осадка фторскандиата прямо на фильтре ацетоном после удаления основной части воды фильтрацией. Промытый осадок быстро подсыхает и приобретает вид легкого рассыпчатого порошка. Для удаления следов ацетона промытый осадок высушивают в муфеле при температуре 100-150°С в течение 2-3 часов.A weighed portion of scandium carbonate weighing 2 g was dissolved in hydrochloric acid to an excess acidity of 0.01-0.05 M. Then, a variable amount of sodium fluoride (1.5 to 2.1 g) was dissolved in 100 ml of water, and the solution was heated to 85 ° C. and the calculated amount of ammonium fluoride was introduced. After dissolving the salt, a scandium-containing solution was added. The pulp was mixed for 20-30 minutes, filtered and the precipitate was washed with water. The scandium extraction results are shown in Tables 1a, 1b. To the combined filtrate and wash solution containing 0.5-1 g / L (0.02-0.05 M) fluoride ion, hydrochloric acid or alkali was added in an amount in which the concentration of free hydrogen ions was 0.9 of molar the content of fluorine ion in the mother liquor (i.e., 0.018-0.045 M). The resulting solution was mixed with the original scandium carbonate weighing 2 g. The pulp was filtered. The content of fluorine ion in waste solutions ranges from 3 to 5 mg / l. Scandium carbonate mixed with scandium fluoride was sent to the head of the process for dissolution in acid. To remove water from the fluoroscandiate precipitate, it is inappropriate to use calcination or heating in a muffle because of the danger of hydrolysis and destruction of the complex compound. The authors recommend flushing the fluoroscandiate precipitate directly on the filter with acetone after removing the bulk of the water by filtration. The washed precipitate dries quickly and takes the form of a light friable powder. To remove traces of acetone, the washed precipitate is dried in a muffle at a temperature of 100-150 ° C for 2-3 hours.

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Проведенный рентгенофазовый анализ показал, что в полученных по предлагаемому методу порошках содержание комплексной соли гексафторскандиата натрия составляет основу. В качестве примесей содержится до 1% тетрафторскандиата натрия и 0,5-0,7% фторида скандия. В образцах, полученных прокаливанием исходных компонентов при температурах 400-500°С, наблюдается повышенное содержание оксофторида скандия (до 1%).The X-ray phase analysis showed that in the powders obtained by the proposed method, the content of the complex salt of sodium hexafluoroscandiate forms the basis. As impurities, up to 1% sodium tetrafluoroscandiate and 0.5-0.7% scandium fluoride are contained. In the samples obtained by calcining the starting components at temperatures of 400-500 ° C, there is an increased content of scandium oxofluoride (up to 1%).

Если задача по содержанию фторида натрия в фторскандиате не ставится столь остро, то возможно проведение осаждения не в растворе фторида скандия, а в системе с пульпой фторида натрия. Авторами установлено, что часть фторида натрия можно использовать в форме кристаллов (при растворении фторид натрия образует растворы, похожие на коллоиды). Это позволяет еще в большей степени сократить первичный объем растворов, что существенно повышает производительность процесса.If the task of sodium fluoride content in fluoroscandiate is not so urgent, then it is possible to carry out the deposition not in a solution of scandium fluoride, but in a system with sodium fluoride pulp. The authors found that part of the sodium fluoride can be used in the form of crystals (when dissolved, sodium fluoride forms solutions similar to colloids). This allows you to further reduce the initial volume of solutions, which significantly increases the productivity of the process.

Достоинство метода заключается в том, что нет необходимости первоначально получать фторид скандия. Это достаточно сложная и экологически вредная операция. Основная масса скандия вводится в систему в форме карбоната скандия. В процессе осаждения за счет повышения температуры и определенной последовательности ввода растворов достигается получение кристаллических осадков, что способствует образованию более чистых соединений и повышению скорости фильтрации. Существенно уменьшается количество образующихся фторсодержащих сточных вод, по крайней мере, в 2 раза за счет применения фторида аммония. Остаточная концентрация фтор-иона в сбросных растворах после обработки исходного карбоната скандия маточными растворами не превышает 3-5 мг/л.The advantage of the method is that there is no need to initially obtain scandium fluoride. This is a rather complicated and environmentally harmful operation. The bulk of scandium is introduced into the system in the form of scandium carbonate. In the process of precipitation, due to an increase in temperature and a certain sequence of input of solutions, crystalline precipitates are obtained, which contributes to the formation of cleaner compounds and an increase in the filtration rate. The amount of fluorine-containing wastewater generated is significantly reduced by at least 2 times due to the use of ammonium fluoride. The residual concentration of fluorine ion in the effluent after processing the initial scandium carbonate with mother liquors does not exceed 3-5 mg / l.

ЛитератураLiterature

1. Барашников Н.В. и др. Способ получения безводных оксифторидов редкоземельных элементов и иттрия. Авт. свид. СССР №1527163, 26.10.1987, кл. С 01 F 17/00.1. Barashnikov N.V. et al. A method for producing anhydrous rare earth and yttrium oxyfluorides. Auth. testimonial. USSR No. 1527163, 10.26.1987, class. C 01 F 17/00.

2. Мельниченко Е.И. и др. Способ получения порошкообразного двойного фторида лития и иттрия. Авт. свид. СССР №1551653, 30.12.1987, кл. С 01 F 17/00.2. Melnichenko E.I. et al. A method for producing powdered double lithium and yttrium fluoride. Auth. testimonial. USSR No. 1551653, 12/30/1987, class. C 01 F 17/00.

3. Попов А.И. и др. Способ получения фторокомплексов редкоземельных элементов и щелочных металлов. Авт. свид. СССР №1581695, 28.03.1989, кл. С 01 F 7/00.3. Popov A.I. etc. A method for producing fluorocomplexes of rare-earth elements and alkali metals. Auth. testimonial. USSR No. 1581695, 03/28/1989, class. C 01 F 7/00.

4. Патент РФ №2040471, 25.07.1995, кл. C 01 F 17/00.4. RF patent No. 2040471, 07.25.1995, cl. C 01 F 17/00.

Claims (1)

Способ получения гексафторскандиата натрия взаимодействием фторсодержащих соединений натрия и аммония с соединениями скандия, отличающийся тем, что в качестве исходного соединения используют карбонат скандия, который обрабатывают соляной или азотной кислотами до достижения рН 1-2, полученный раствор добавляют к нагретому до температуры 80-95°С раствору фторида натрия, в который предварительно вводят фторид аммония в соотношении (мол) фторид натрия : фторид аммония : скандий = 3,1-3,2:3,0-3,1:1, выпавший осадок комплексной соли гексафторскандиата натрия отделяют фильтрацией, промывают ацетоном и сушат при температуре 100-150°С, маточный раствор от фильтрации обрабатывают соляной или азотной кислотой до соотношения (мол) ион фтора:ион водорода=1:0,9-0,95 и полученным раствором обрабатывают исходный карбонат скандия, отделяют и сбрасывают фильтрат, а осадок направляют в голову процесса на растворение в соляной или азотной кислотах.The method of producing sodium hexafluoroscandiate by the interaction of fluorine-containing sodium and ammonium compounds with scandium compounds, characterized in that scandium carbonate is used as the starting compound, which is treated with hydrochloric or nitric acids to achieve a pH of 1-2, the resulting solution is added to a temperature of 80-95 ° With a sodium fluoride solution into which ammonium fluoride is preliminarily added in the ratio (mol) sodium fluoride: ammonium fluoride: scandium = 3.1-3.2: 3.0-3.1: 1, a precipitate of the complex salt of hexafluoroscandiate sodium is separated by filtration, washed with acetone and dried at a temperature of 100-150 ° C, the mother liquor from the filtration is treated with hydrochloric or nitric acid to the ratio (mol) of fluorine ion: hydrogen ion = 1: 0.9-0.95 and the resulting solution is treated with the original scandium carbonate, the filtrate is separated and discharged, and the precipitate is sent to the head of the process for dissolution in hydrochloric or nitric acids.
RU2002111428/15A 2002-04-29 2002-04-29 Method for preparing sodium hexafluoroscandiate RU2236375C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002111428/15A RU2236375C2 (en) 2002-04-29 2002-04-29 Method for preparing sodium hexafluoroscandiate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2002111428/15A RU2236375C2 (en) 2002-04-29 2002-04-29 Method for preparing sodium hexafluoroscandiate

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2002111428A RU2002111428A (en) 2004-01-27
RU2236375C2 true RU2236375C2 (en) 2004-09-20

Family

ID=33432783

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2002111428/15A RU2236375C2 (en) 2002-04-29 2002-04-29 Method for preparing sodium hexafluoroscandiate

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2236375C2 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Химия и технология редких и рассеянных элементов / Под ред. К.А. БОЛЬШАКОВА. Ч.II. - М.: Высшая школа, 1976, с.11. Редкие и рассеянные элементы. Химия и технология / Под ред. С.С. КОРОВИНА. Ч.1. - М.: МИСИС, 1996, с.304 и 305. КОРШУНОВ Б.Г. и др. Скандий. - М.: Металлургия, 1987, с.14. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2002111428A (en) 2004-01-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100469696C (en) Method for preparing battery-stage anhydrous lithium chloride
CN111348669B (en) Preparation method of sodium hexafluoroaluminate
JPH0382720A (en) Method for recovering indium
RU2367606C1 (en) Method for preparation of basic bismuth gallate
JPH08508543A (en) Recovery of cerium from fluoride-containing ores
WO2024148917A1 (en) Method for producing ammonium polyvanadate from high-sodium and high-oxalate vanadium slag
CN114906867B (en) Method for preparing aluminum oxide by using aluminum ash
JP2012036498A (en) Method for manufacturing iridium
RU2236375C2 (en) Method for preparing sodium hexafluoroscandiate
RU2624749C2 (en) Method of obtaining beryllium oxide and beryllium metal
CN110468275A (en) Remove the method for sulfate radical and the product obtained by this method in rare-earth precipitation object
RU2562183C1 (en) Method of producing of scandium concentrate from red slime
RU2314259C1 (en) Method of processing tungsten-containing material
JPS6143285B2 (en)
JP4322122B2 (en) Method for purifying high-purity niobium compound and / or tantalum compound
CN101633515A (en) Preparation method of large-proportion praseodymium oxide
RU2257348C1 (en) Scandium oxide preparation process
RU2265579C1 (en) Method of preparation of rhodium nitrate solution
JPH0375223A (en) Recovery of indium
RU2732259C1 (en) Method of extracting hafnium and zirconium from fluoride secondary material containing hafnium and zirconium
RU2740746C1 (en) Method of cleaning fly ash graphite (versions)
RU2806940C1 (en) Method for sulphuric acid processing of scandium-containing raw materials
RU2493101C1 (en) Method of recycling wastes of metallic beryllium and special ceramics based on beryllium oxide
RU2777765C1 (en) Method for purifying ash graphite
JPH07224334A (en) Separating and recovering method of copper

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090430