RU2457266C1 - Способ извлечения суммы редкоземельных элементов из растворов - Google Patents

Способ извлечения суммы редкоземельных элементов из растворов Download PDF

Info

Publication number
RU2457266C1
RU2457266C1 RU2010154361/02A RU2010154361A RU2457266C1 RU 2457266 C1 RU2457266 C1 RU 2457266C1 RU 2010154361/02 A RU2010154361/02 A RU 2010154361/02A RU 2010154361 A RU2010154361 A RU 2010154361A RU 2457266 C1 RU2457266 C1 RU 2457266C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
solutions
ree
rare
sorption
extraction
Prior art date
Application number
RU2010154361/02A
Other languages
English (en)
Inventor
Владимир Николаевич Рычков (RU)
Владимир Николаевич Рычков
Евгений Владимирович Кириллов (RU)
Евгений Владимирович Кириллов
Алексей Леонидович Смирнов (RU)
Алексей Леонидович Смирнов
Алексей Андреевич Дементьев (RU)
Алексей Андреевич Дементьев
Николай Анатольевич Попонин (RU)
Николай Анатольевич Попонин
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина"
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 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина"
Priority to RU2010154361/02A priority Critical patent/RU2457266C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2457266C1 publication Critical patent/RU2457266C1/ru

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

Landscapes

  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Abstract

Изобретение относится к гидрометаллургии редких металлов, в частности к способу извлечения редкоземельных элементов при комплексной переработке технологических и продуктивных растворов, и может быть использовано в технологии получения концентратов редкоземельных элементов. Способ извлечения редкоземельных элементов из растворов, содержащих многократный избыток железа(III) и алюминия, с рН 0,5÷2,5, включает сорбцию с использованием в качестве сорбента макропористого сульфокатионита. При этом в качестве сорбента используют макропористый сульфокатионит с содержанием дивинилбензола от более 12 до 20%. Техническим результатом изобретения является эффективное извлечение суммы редкоземельных элементов из растворов с рН 0,5÷2,5, содержащих также железо(III) и алюминий. 4 табл., 4 пр.

Description

Изобретение относится к гидрометаллургии редких металлов, в частности к области извлечения редкоземельных элементов (РЗЭ) при комплексной переработке технологических и продуктивных растворов, и может быть использовано в технологии получения концентратов РЗЭ.
В связи с восстановлением редкоземельной промышленности в России актуальной становится задача попутного извлечения редкоземельных элементов (РЗЭ) в черной, цветной и редкометальной промышленности, а также вовлечение в переработку нетрадиционного сырья. Особенностями данных источников являются, как правило, низкие содержания РЗЭ и сложный химический состав. В этой связи многие отработанные промышленностью технологии концентрирования и извлечения РЗЭ оказываются непригодными и малопроизводительными. Кроме того, выбор метода извлечения РЗЭ зачастую связан с невозможностью изменения химического состава технологических полупродуктов в замкнутых технологиях.
Сорбционное извлечение РЗЭ представляется наиболее целесообразным на этапе первичного концентрирования. Серьезной проблемой при сорбционном извлечении РЗЭ из технологических и продуктивных растворов с рН 0,5÷2,5 является присутствие в них большого количества железа(Ш) и алюминия, т.к. известно, что такая среда является неселективной для отделения железа(Ш) и алюминия (как наиболее мешающих примесей) от РЗЭ как на стадии сорбции, так и на стадии десорбции [Большаков К.А. Химия и технология редких и рассеянных элементов. Ч.2 - М., Высшая школа. 1976. - 360 с.]. На практике задача извлечения РЗЭ из таких растворов решается путем гидролитического осаждения железа(Ш) и алюминия щелочными агентами, с дальнейшей организацией процесса извлечения РЗЭ из осветленных растворов, или из гидратных пульп, что нашло отражение в способе [Мурсалимова М.Л., Строева Э.В. Определение равновесных параметров сорбции ионов иттрия и лантана из минерализованных растворов и железосодержащих пульп на карбоксильный катионит КБ-4 гелевого типа. // Вестник ОГУ, 2006, №5, с.86-90.]. К недостаткам этого способа следует отнести большие потери РЗЭ (20÷25%) вследствие соосаждения с гидроксидами железа(III) и алюминия использование крепких растворов осадителей, большой их расход, образование трудноперерабатываемых сбросных вод.
Другой способ - это предварительное восстановление в растворе с рН 0.5÷2.5 наиболее мешающей примеси железа(III) до железа(II) - железной стружкой, мочевиной, сульфитом натрия и т.д. При такой организации процесса выбор сорбционных систем со значительными коэффициентами разделения железа(II) и РЗЭ(III) гораздо шире [А.с. 2070595. Способ извлечения церия / Шевчук Иван Алексеевич, Симонова Тамара Николаевна, Рокун Антонина Николаевна // Опубл. 20.12.1996]. Недостатком этого способа является изменение химического состава технологических растворов с большим расходом реагентов-восстановителей.
В то же время на ряде производств поддержание высокой концентрации растворенного железа(III) продиктовано технологической необходимостью, т.к. его присутствие способствует повышению выщелачивающей (окислительной) способности растворов (Толстов Е.А. Физико-химические геотехнологии освоения месторождений урана и золота в кызылкумском регионе. - М., МГТУ, 1999. - 331 с.]. Поэтому разработка способа селективного извлечения РЗЭ из растворов с рН 0.5÷2.5, содержащих многократный избыток железа(III) и алюминия без изменения химического состава растворов, является чрезвычайно актуальной задачей.
Известен способ [Смирнов Д.И., Молчанова Т.В., Водолазов Л.И., Пеганов В.А. Сорбционное извлечение редкоземельных элементов, иттрия и алюминия из красных шламов. // Цветные металлы. - 2002. - №8. - с.64-69], в котором извлечение РЗЭ из технологического раствора рН 0.5÷2.5 осуществляется путем сорбции на гелевом сульфокатионите КУ-2. Полученный после осаждения черновой концентрат содержит, %: РЗЭ - 1; железо - 2,0-2,2; алюминий - 15-18; вода - 82. Далее предлагается стадия переосаждения с целью доведения чернового концентрата РЗМ до товарной продукции 30-40%.
Основными недостатками данного способа являются малая сорбционная емкость катионита по сумме РЗЭ, а следовательно, и сложная последующая операция доведения чернового концентрата РЗЭ до товарной продукции. Эти недостатки приводят к необходимости применения дополнительного оборудования - реакторов для растворения гидратов, фильтров для фильтрации большого количества полупродуктов, а также к дополнительному расходу достаточно дорогого реагента - щелочи при выщелачивании алюминия. Кроме того, степень извлечения РЗЭ данным способом достаточно низка - выход составляет 60%.
Кроме того, набухший в воде гелевый сульфокатионит изменяется в объеме при контакте с концентрированными растворами электролитов. Изменение объема слоя сульфокатионита снижает эффективность процесса разделения и сокращает срок его эксплуатации.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ (прототип), в котором для задачи сорбционного извлечения РЗЭ в присутствии многократного избытка железа(III) и алюминия как элементов, склонных и не склонных к гидролизу и полимеризации в растворах с рН=0.5÷2.5, используют сульфокатиониты макропористой структуры с содержанием дивинилбензола от 8 до 12% [E.И.Казанцев, А.Н.Денисов. ЖНХ. 1963, 8, №9, 2189.]. Их получают сополимеризацией мономеров (стирол и дивинилбензол) в присутствии инертных добавок, удаляемых затем из структуры полимера.
Объяснением избирательности поглощения РЗЭ макропористыми сульфокатионитами является изменение гидратации ионов при их переходе из фазы разбавленного внешнего раствора в концентрированный ионитный раствор. Увеличение степени сшивки, т.е. процентного содержания дивинилбензола в процессе формирования сополимера, приводит к образованию пористой структуры с такими характеристиками, которые способствуют большей дегидратации в ионите сильнее гидратированных ионов железа(III) и алюминия в растворах с рН 0.5÷2.5 с затратой энергии на дегидратацию. Это приводит к смещению химического равновесия, определяющему переход этих ионов в раствор из фазы ионита, в отличие от ионов редкоземельных элементов, менее подверженных гидролизу в рассматриваемом диапазоне рН.
Кроме того, набухшие в воде макропористые и в значительной степени гелевые сульфокатиониты, изменяются в объеме при контакте с концентрированными растворами электролитов. Изменение объема слоя сульфокатионита снижает эффективность процесса разделения и сокращает срок эксплуатации сульфокатионита.
Таким образом, представленное решение, основанное на различии в сорбируемости ионов образующих и не образующих гидроксокомплексы в растворах с рН 0.5÷2.5, на сульфокатионитах с разной степенью сшивки (разное содержание дивинилбензола) позволяет интенсифицировать процесс отделения железа(III) и алюминия от ионов РЗЭ без добавления в раствор специальных комплексообразующих веществ.
Задачей настоящего изобретения является создание более эффективного способа, по сравнению с прототипом, для извлечения редкоземельных элементов из растворов с рН 0.5÷2.5, содержащих многократный избыток железа(III) и алюминия. Поставленная задача достигается согласно способу, который заключается в сорбционном извлечении суммы РЗЭ макропористым сульфокатионитом с содержанием дивинилбензола (ДВБ) от более 12 до 20%.
Экспериментальную проверку заявленного способа осуществляли при извлечении из растворов ионов лантана (La). Т.к. все редкоземельные элементы обладают очень близкими химическими свойствами, то за поведение ионов лантана брали поведение всей суммы РЗЭ.
Пример 1
Сорбцию проводили в статических условиях из кислых растворов HCl, H2SO4, HNO3 (pH 0.5; 1; 1.5; 2; 2.5), содержащих 1000 мг/дм3 РЗЭ (лантан). Навески исследуемых образцов сульфокатионитов (0,5 г) контактировали при перемешивании с 50 см3 вышеуказанного раствора в течение 5 суток. Растворы анализировали атомно - эмиссионным методом с индуктивно связанной плазмой. Сорбируемость и степень извлечения определяли по разнице начальной и конечной концентрации ионов в растворе.
Figure 00000001
Из данных таблицы 1 следует, что макропористые сульфокатиониты с содержанием ДВБ от 10 до 20% извлекают сумму РЗЭ так же эффективно, как и гелевый катионит из растворов выбранного диапазона рН. Сульфокатионит с содержанием дивинилбензола 30% имеет значительно меньшую емкость по сумме РЗЭ. Причиной этого может служить меньшее количество доступных функциональных групп для обменивающихся ионов вследствие образования неравномерной внутренней структуры в процессе синтеза сульфокатионита, при данном содержании дивинилбензола.
Пример 2
Сорбцию проводили в статических условиях из сернокислого раствора (рН 1.5), содержащего 1000 мг/дм3 РЗЭ (лантан). Навески исследуемых образцов сульфокатионитов (0,5 г) контактировали при перемешивании с 50 см3 вышеуказанного раствора, в течение 0.5; 1; 2; 4; 8 часов. Растворы анализировали атомно-эмиссионным методом с индуктивно связанной плазмой. Сорбируемость и степень извлечения определяли по разнице начальной и конечной концентрации ионов в растворе.
Figure 00000002
Из данных таблицы 2 следует, что кинетика сорбции суммы РЗЭ макропористыми сульфокатионитами гораздо выше кинетики сорбции суммы РЗЭ гелевым сульфокатионитом.
Пример 3
Сорбцию проводили в статических условиях из сернокислого раствора (рН=1.5), содержащего 1000 мг/дм3 РЗЭ (лантан). Навески исследуемых образцов сульфокатионитов (0,5 г) контактировали при перемешивании с 50 см3 вышеуказанного раствора при температуре 20; 40; 60; 80°С в течение 3-х часов. Растворы анализировали атомно-эмиссионным методом с индуктивно связанной плазмой. Сорбируемость и степень извлечения определяли по разнице начальной и конечной концентрации ионов в растворе.
Figure 00000003
Из данных таблицы 3 следует, что температура проведения процесса сорбции суммы РЗЭ сульфокатионитами не оказывает заметного влияния на степень их извлечения из растворов рассматриваемой кислотности.
Пример 4
Сорбцию проводили в статических условиях из сернокислого раствора (рН 0.5; 1; 1.5; 2; 2.5), содержащего 50 мг/дм3 лантана, 1000 мг/дм3 железа(III) и 1000 мг/дм3 алюминия. Навески исследуемых образцов сульфокатионитов (0.5 г) контактировали при перемешивании с 50 см3 вышеуказанного раствора при температуре 20°С, в течение 5 суток. Растворы анализировали атомно-эмиссионным методом с индуктивно связанной плазмой. Сорбируемость и степень извлечения определяли по разнице начальной и конечной концентрации ионов в растворе.
Figure 00000004
Из данных таблицы 4 следует, что макропористые сульфокатиониты с содержанием дивинилбензола более 12% имеют значительно большую емкость по сумме РЗЭ в присутствии многократного (20-кратного) избытка железа(III) и алюминия и меньшую емкость по данным элементам в сравнении с гелевым и макропористым сульфокатионитом (10% дивинилбензола) при сорбции из растворов выбранного диапазона рН.
Таким образом, технический результат предложенного способа извлечения РЗЭ из растворов с рН 0.5÷2.5 определяется высокой эффективностью этого способа за счет большей сорбционной емкости, высокой кинетики сорбции и избирательности макропористого сульфокатионита с содержанием дивинилбензола от более 12 до 20% к РЗЭ, в присутствии многократного избытка железа(III) и алюминия, по сравнению с прототипом.

Claims (1)

  1. Способ извлечения редкоземельных элементов из растворов, содержащих многократный избыток железа(III) и алюминия, с рН 0,5÷2,5, включающий сорбцию редкоземельных элементов, отличающийся тем, что в качестве сорбента используют макропористый сульфокатионит с содержанием дивинилбензола от более 12 до 20%.
RU2010154361/02A 2010-12-29 2010-12-29 Способ извлечения суммы редкоземельных элементов из растворов RU2457266C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010154361/02A RU2457266C1 (ru) 2010-12-29 2010-12-29 Способ извлечения суммы редкоземельных элементов из растворов

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010154361/02A RU2457266C1 (ru) 2010-12-29 2010-12-29 Способ извлечения суммы редкоземельных элементов из растворов

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2457266C1 true RU2457266C1 (ru) 2012-07-27

Family

ID=46850712

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010154361/02A RU2457266C1 (ru) 2010-12-29 2010-12-29 Способ извлечения суммы редкоземельных элементов из растворов

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2457266C1 (ru)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2579133C1 (ru) * 2014-09-18 2016-03-27 Акционерное общество "Государственный научно-исследовательский и проектный институт редкометаллической промышленности "Гиредмет" (АО "Гиредмет") Способ получения сорбента редкоземельных металлов
RU2603418C1 (ru) * 2015-07-24 2016-11-27 Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" Способ извлечения скандия и редкоземельных элементов из красных шламов
RU2635206C1 (ru) * 2016-11-28 2017-11-09 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" Способ извлечения редкоземельных элементов из технологических и продуктивных растворов
RU2674527C1 (ru) * 2018-05-11 2018-12-11 Акционерное общество "Ведущий проектно-изыскательский и научно-исследовательский институт промышленной технологии" (АО "ВНИПИпромтехнологии") Способ извлечения редкоземельных металлов из продуктивных растворов при сернокислотном выщелачивании урановых руд

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2783125A (en) * 1949-07-21 1957-02-26 Produits Chim Terres Rares Soc Treatment of monazite
EP0265547A1 (de) * 1986-10-30 1988-05-04 URAPHOS CHEMIE GmbH Verfahren zur Gewinnung von Seltenen Erden und gegebenenfalls Uran und Thorium aus Schwermineralphosphaten
SU1359963A1 (ru) * 1985-07-08 1990-03-30 Предприятие П/Я А-1997 Способ десорбции редкоземельных элементов
EP0522234A1 (en) * 1991-07-01 1993-01-13 Y.G. Gorny Method for extracting rare-earth elements from phosphate ore
RU2062810C1 (ru) * 1993-08-16 1996-06-27 АОО "АВИСМА титано-магниевый комбинат" Способ избирательного извлечения скандия из солянокислых растворов

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2783125A (en) * 1949-07-21 1957-02-26 Produits Chim Terres Rares Soc Treatment of monazite
SU1359963A1 (ru) * 1985-07-08 1990-03-30 Предприятие П/Я А-1997 Способ десорбции редкоземельных элементов
EP0265547A1 (de) * 1986-10-30 1988-05-04 URAPHOS CHEMIE GmbH Verfahren zur Gewinnung von Seltenen Erden und gegebenenfalls Uran und Thorium aus Schwermineralphosphaten
EP0522234A1 (en) * 1991-07-01 1993-01-13 Y.G. Gorny Method for extracting rare-earth elements from phosphate ore
RU2062810C1 (ru) * 1993-08-16 1996-06-27 АОО "АВИСМА титано-магниевый комбинат" Способ избирательного извлечения скандия из солянокислых растворов

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
СМИРНОВ Д.И. и др. Сорбционное извлечение редкоземельных элементов, иттрия и алюминия из красных шламов. - Цветные металлы, 2002, №8, с.64-69. *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2579133C1 (ru) * 2014-09-18 2016-03-27 Акционерное общество "Государственный научно-исследовательский и проектный институт редкометаллической промышленности "Гиредмет" (АО "Гиредмет") Способ получения сорбента редкоземельных металлов
RU2603418C1 (ru) * 2015-07-24 2016-11-27 Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" Способ извлечения скандия и редкоземельных элементов из красных шламов
RU2635206C1 (ru) * 2016-11-28 2017-11-09 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" Способ извлечения редкоземельных элементов из технологических и продуктивных растворов
RU2674527C1 (ru) * 2018-05-11 2018-12-11 Акционерное общество "Ведущий проектно-изыскательский и научно-исследовательский институт промышленной технологии" (АО "ВНИПИпромтехнологии") Способ извлечения редкоземельных металлов из продуктивных растворов при сернокислотном выщелачивании урановых руд

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Jacinto et al. Removal and recovery of Critical Rare Elements from contaminated waters by living Gracilaria gracilis
Yang et al. Searching for a high efficiency and environmental benign reagent to leach ion-adsorption rare earths based on the zeta potential of clay particles
RU2484162C2 (ru) Способ извлечения редкоземельных элементов из технологических и продуктивных растворов и пульп
ECSP088523A (es) Proceso de lixiviación combinada
RU2457266C1 (ru) Способ извлечения суммы редкоземельных элементов из растворов
CN104761084B (zh) 一种基于还原沉淀的水中六价铬快速去除方法
JPWO2017111092A1 (ja) 金属選択回収剤、金属回収方法、および、金属溶出方法
CN114733495B (zh) 一种用于回收Au(III)的无溶剂萃取剂的制备方法及应用
RU2462523C1 (ru) Способ извлечения редкоземельных элементов из технологических и продуктивных растворов
CN115215471A (zh) 用于离子型稀土矿淋洗尾水处理的阻垢剂和处理离子型稀土矿淋洗尾水的方法
RU2635206C1 (ru) Способ извлечения редкоземельных элементов из технологических и продуктивных растворов
Cui et al. Super-enrichment of ultra-low concentration rhenium via synergistic co-flocculation precipitation using CTAB and ferric salt hydrolysis micelles
CN110643818B (zh) 一种从电镀废水中回收镍的方法
CN102145945A (zh) 一种高分子螯合和吸附组合去除高盐废水中微量镉的方法
CN107233884B (zh) 一种用于催化三价铁水解沉淀的铁磁性催化剂及其制备方法和应用
CN1579964A (zh) 治理废水新方法
RU2207393C1 (ru) Способ извлечения и концентрирования тория из технологических растворов
RU2674527C1 (ru) Способ извлечения редкоземельных металлов из продуктивных растворов при сернокислотном выщелачивании урановых руд
CN106244807A (zh) 一种从离子吸附型稀土矿废水中回收纯化稀土的方法
CN111250034B (zh) 一种脱硫渣的改性方法及应用
Peng et al. Experiment on selective dynamic extraction of germanium by ultrasonic enhanced N235 extraction resin under complex system
CN115385473B (zh) 一种回收酸性矿山废水中有价金属的方法
RU2516025C2 (ru) Способ извлечения урана из маточных растворов
CN106315731A (zh) 一种从镀镍废水生产氧化镍的方法
CN104451191A (zh) 提高铜回收率的稀释萃取工艺

Legal Events

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

Effective date: 20121230

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20140627

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20151230