RU2493105C1 - Способ разделения циркония и гафния - Google Patents
Способ разделения циркония и гафния Download PDFInfo
- Publication number
- RU2493105C1 RU2493105C1 RU2012100857/05A RU2012100857A RU2493105C1 RU 2493105 C1 RU2493105 C1 RU 2493105C1 RU 2012100857/05 A RU2012100857/05 A RU 2012100857/05A RU 2012100857 A RU2012100857 A RU 2012100857A RU 2493105 C1 RU2493105 C1 RU 2493105C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- zirconium
- hafnium
- nitric acid
- extraction
- solution
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Extraction Or Liquid Replacement (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к технологии редких металлов, в частности к гидрометаллургии циркония и гафния. Способ разделения циркония и гафния включает получение гидроксидов циркония и гафния при температуре, не превышающей 30-35°С, обезвоживание полученных гидроксидов циркония и гафния, растворение их в азотной кислоте и последующее извлечение циркония экстракцией трибутилфосфатом из полученного раствора в противотоке, причем из ячейки в середине каскада выводят водную фазу, добавляют в нее азотную кислоту и полученный раствор вводят в следующую ступень по движению водной фазы. Изобретение обеспечивает повышение извлечения циркония, повышение стабильности работы каскада и уменьшение расхода азотной кислоты. 3 з.п. ф-лы, 5 табл., 3 пр.
Description
Изобретение относится к технологии редких металлов, в частности к гидрометаллургии циркония и гафния. Для разделения данных элементов и получения их в чистом виде применяли химический метод кристаллизации фторцирконатов [1, 2], сорбционные и экстракционные методы [3, 4]. Широко известный способ отделения циркония от гафния и сопутствующих элементов экстракцией трибутилфосфатом (ТБФ) из нитратных растворов, остается наиболее распространенным в промышленной практике [5]. Этот метод наиболее близок по техническому решению к методу, предлагаемому авторами. В качестве экстрагента используют 70% растворы трибутилфосфата в углеводородном разбавителе. Водные растворы содержат 40-60 г/л циркония и гафния в форме нитратов и 5-7 моль/л азотной кислоты. Для 70% раствора трибутилфосфата рабочая емкость достигает 30-40 г/л по цирконию и гафнию. Разделение проводят в режиме противотока с подачей исходного водного раствора в середину многоступенчатого каскада. С противоположных сторон каскада вводят насыщенный азотной кислотой трибутилфосфат и промывной раствор (азотная кислота, концентрацией 2 моль/л). Цирконий из органического раствора удаляют в форме нитратов обработкой слабым раствором азотной кислоты.
Данный процесс имеет существенный недостаток - емкость органического раствора очень мала, что осложняет создание многотоннажного производства. Для увеличения производительности процесса необходимо повысить емкость органической фазы в 2-3 раза. Достичь такого эффекта можно только увеличив концентрацию циркония и гафния в исходной водной фазе до 150-250 г/л. Однако при высоких концентрациях циркония и гафния в водных растворах наблюдаются эффекты гидролиза и полимеризации, сопровождающиеся выпадением осадков и препятствующие проведению процесса экстракции.
Технический результат предлагаемого изобретения направлен на повышение емкости органической фазы, предотвращение выпадения гидролизных осадков циркония и гафния и повышение стабильности работы каскада.
Для достижения технического результата в способе разделения циркония и гафния, включающем получение гидроксидов циркония и гафния, их растворение в азотной кислоте и последующее извлечение циркония экстракцией трибутилфосфатом из концентрированных растворов, гидроксиды циркония и гафния получают при температуре, не превышающей 30-35°С, затем обезвоживают полученные гидроксиды, после чего растворяют их в азотной кислоте и из полученного раствора извлекают цирконий в противотоке, причем, из ячейки в середине каскада выводят водную фазу, добавляют в нее азотную кислоту и полученный раствор вводят в следующую ступень по движению водной фазы.
В частном случае полученные гидроксиды обезвоживают до содержания циркония и гафния (в расчете на диоксиды) не менее 22-25% (мас.) в осадке.
Кроме того, в частном случае, азотную кислоту вводят в раствор в соотношении (моль): азотная кислота: извлеченный в органическую фазы цирконий, равном 2,0-2,1:1.
Предлагается также в частном случае извлечение циркония осуществлять экстракцией с помощью 90-95% (об.) раствора трибутилфосфата в инертном углеводородном разбавителе.
Азотнокислые растворы циркония и гафния получают растворением их гидроксидов в азотной кислоте. Гидроксиды циркония и гафния получают из любых других неорганических соединений циркония и гафния при температуре, не превышающей 30-35°С. Полученный осадок гидроксидов циркония и гафния обезвоживают до содержания циркония и гафния (в расчете на диоксид) не менее 22-25% (мас.) в осадке. При уменьшении содержания в осадке гидроксидов циркония и гафния менее 22% (мас.) трудно или невозможно получить раствор, содержащий 150-200 г/л по оксидам циркония и гафния в процессе растворения в азотной кислоте (табл.1). Максимальное удаление воды необходимо для получения концентрированного по цирконию раствора указанного состава. Осадки, содержащие более 25% (мас.) циркония и гафния пригодны для растворения, но их можно получить только термическим нагреванием (подсушиванием), что уменьшает степень перехода циркония и гафния в раствор при растворении осадков в азотной кислоте.
После обезвоживания, осадки гидроксидов растворяют в концентрированной азотной кислоте с получением раствора, содержащего 150-200 г/л по диоксиду циркония и гафния и 3-4 моль/л по азотной кислоте. Из полученного раствора извлекают цирконий в противотоке, причем, из ячейки в середине каскада выводят водную фазу, добавляют в нее азотную кислоту и полученный раствор вводят в следующую ступень по движению водной фазы. Азотную кислоту вводят в раствор в соотношении (моль): азотная кислота:извлеченный в органическую фазу цирконий, равном 2,0-2,1:1. Для экстракции используют 90-95% (об.) раствор трибутилфосфата в инертном углеводородном разбавителе, например, в «Эксайде» (торговая марка).
Пример 1.
Гидроксиды циркония и гафния, содержащие 2% гафния, получали обработкой кристаллического оксохлорида циркония гидроксидом натрия при различной температуре. После вскрытия осадки гидроксидов отмывали водой от примесей и растворяли в концентрированной азотной кислоте при температуре 23°С. Результаты приведены в табл.2.
При температуре 11°С уменьшение степени вскрытия связано с уменьшением скорости процесса растворения. Чем выше температура пульпы при обработке гидроксидом натрия оксихлоридов или оксинитратов циркония и гафния в гидроксиды, тем меньше степень извлечения циркония и гафния в раствор при растворении в азотной кислоте. Для дальнейших опытов оксихлорид циркония обрабатывали гидроксидом натрия при температуре 32-33°С, отмывали водой от примеси хлорида аммония и растворяли в азотной кислоте с получением исходного раствора для экстракции. При экстракции в органическую фазу преимущественно извлекается цирконий.
Пример 2.
В табл.3 приведены результаты последовательного извлечения циркония и гафния из одной и той же водной фазы 90% раствором трибутилфосфата в углеводородном разбавителе «Эксайде». Исходный раствор содержал 172 г/л циркония и гафния (в расчете на оксиды) и 4,1 моль/л азотной кислоты. Экстрагент предварительно насыщали азотной кислотой до равновесного состояния с раствором 4,1 моль/л азотной кислоты. Соотношение фаз O:В=1:1. Как видно из табл.3, после извлечения 50% циркония и гафния в органическую фазу, наблюдается образование эмульсии и на последующей стадии образуется сплошная эмульсия в органической и водной фазах, препятствующая проведению процесса экстракции. Эмульсия образуется вследствие уменьшения концентрации азотной кислоты в водной фазе за счет перехода оксонитратов циркония и гафния в тетранитраты циркония и гафния. Для предотвращения образования эмульсии в рафинат экстракции необходимо ввести добавочное количество азотной кислоты.
Пример 3.
Опыт проводили аналогично опыту 2, но с вводом в рафинат после экстракции добавочного количества азотной кислоты. Из 10 мл исходного раствора последовательно извлекали цирконий и гафний обработкой 10 мл экстрагента (90% раствор трибутилфосфата). Исходный раствор содержал 172 г/л циркония и гафния (в расчете на оксиды) и 4,1 моль/л азотной кислоты. Экстрагент предварительно насыщали азотной кислотой до равновесного состояния с раствором 4,1 моль/л азотной кислоты. Соотношение фаз O:В=1:1. Как видно из табл.4, при введении азотной кислоты в рафинат после экстракции, последующая стадия экстракции протекает без образования эмульсии. Эмульсия образуется вследствие снижения концентрации азотной кислоты в водном растворе за счет образования экстрагируемой формы циркония или гафния:
Zr(OH)2(NO3)2+2HNO3=Zr(NO3)4+2H2O
Снижение концентрации азотной кислоты вызывает гидролиз нитратной соли циркония и гафния, выпадение осадков дигидроксооксоциркония или гафния и последующее образование сплошной эмульсии. Рекомендованный интервал соотношения вводимого количества азотной кислоты и извлеченного в органическую фазу циркония и гафния объясняется стехиометрическим соотношением реакции образования экстрагируемой формы циркония или гафния. Таким образом, на каждый моль перешедшего в органическую фазу циркония или гафния из водной фазы изымается 2 моля азотной кислоты. При уменьшении соотношения (моль): азотная кислота: извлеченный в органическую фазу цирконий или гафний меньше 2, в органическую фазу начинает извлекаться недостающее количество кислоты, что как показано в табл.3, приводит к выпадению осадков гидролизованного циркония или гафния. Увеличение соотношения более 2 приводит к чрезмерному перерасходу кислоты, что нерационально. Для проведения процесса экстракции можно применять и 100% трибутилфосфат, но более быстрое расслаивание имеет место при разбавлении трибутилфосфата разбавителем до 90-95%. Как видно из результатов табл.5, в этом случае емкость органической фазы уменьшается на 5-7%, но скорость расслаивания увеличивается на 20-30%.
Таким образом, при выполнении вышеизложенного удается повысить емкость органической фазы до 90 г/л по цирконию и гафнию (по сравнению с 35-40 г/л в прототипе) и в то же время предотвратить образование эмульсии и осадков в процессе экстракции. При увеличении емкости органической фазы, соответственно, возрастает и производительность процесса. Кроме того, по сравнению с прототипом в 4-5 раз уменьшается расход азотной кислоты на приготовление исходного раствора.
Источники информации
1.Бутя Е.Л. и др. «Способ получения гексафторцирконата калия, очищенного от гафния». Патент РФ №2263074 от 06.11.2003, МПК: C01G 25/00.
2. Балуев В.А. и др. «Способ получения фториднйхеюединений циркония с пониженным содержанием гафния». Патент РФ №2170702 от 07.11.1999, МПК: C01G 25/00.
3. Хайковский А.А. и др. «Способ разделения циркония и гафния». Патент РФ №2052385 от 23.03.1993, МПК: C01G 25/00.
4. Волк В.И. и др. «Способ экстракционного разделения и концентрирования циркония и гафния». Заявка РФ №2000115722 от 15.06.2000, МПК: C01G 25/00.
5. Белозерова Л.А. и др. «Способ разделения циркония и гафния». Заявка РФ №2004125135 от 16.08.2004, МПК: C01G 25/00.
| Таблица 1 | ||||||
| № пп | Состав раствора | Содержание суммы оксидов циркония и гафния, % (мас.) в исходном гидроксиде | ||||
| 15,4 | 22,1 | 23,3 | 25,0 | 35,9 | ||
| 1 | Содержание оксидов ZrO2+HfO2, г/л | 138 | 185 | 194 | 204 | 280 |
| 2 | Содержание HNO3, моль/л | 2,5 | 2,4 | 2,6 | 2,4 | 2,6 |
| Таблица 2 | |||||||||
| № пп | Параметры | Температура обработки гидроксидом натрия, °С | |||||||
| 11 | 25 | 30 | 32 | 35 | 40 | 50 | 83 | ||
| 1 | Степень извлечения в раствор, % | 92,0 | 97,0 | 98,3 | 98,1 | 98,6 | 95,5 | 90,1 | 70,7 |
| Таблица 3 | ||||
| № пп | Содержание суммы оксидов циркония и гафния, г/л | Коэффициент распределения | Примечание | |
| Орг. фаза | Водная фаза | |||
| 1 | 82,0 | 91,0 | 0,90 | Быстрое расслаивание |
| 2 | 43,0 | 45,0 | 0,95 | Медленное расслаивание, часть органической фазы в форме эмульсии |
| 3 | Сплошная эмульсия | |||
| Таблица 4 | |||||
| № пп | Количество добавленной HNO3, мл (12 моль/л) | Содержание суммы ZrO2+HfO2, г/л | Коэффициент распределения | Примечание | |
| Орг. фаза | Водн. фаза | Расслаивание без эмульсии | |||
| 1 | - | 81,3 | 90,0 | 0,90 | Расслаивание без эмульсии |
| 2 | 1,2 | 39,2 | 40,0 | 0,98 | Расслаивание без эмульсии |
| 3 | 0,65 | 18,1 | 19,5 | 0,93 | Расслаивание без эмульсии |
| 4 | - | 8,4 | 11,0 | 0,76 | Расслаивание без эмульсии |
| Таблица 5 | |||
| № пп | Содержание ТБФ в орг. фазе, % об. | Концентрация Zr(Hf)O2 в орг.ф. | Скорость расслаивания фаз, м3/м2час |
| 1 | 85 | 77,2 | 3,4 |
| 2 | 90 | 84,0 | 3,3 |
| 3 | 95 | 87.0 | 3,0 |
| 4 | 100 | 90,1 | 2,3 |
Claims (4)
1. Способ разделения циркония и гафния, включающий получение гидроксидов циркония и гафния, их растворение в азотной кислоте и последующее извлечение циркония экстракцией трибутилфосфатом из концентрированных растворов, отличающийся тем, что гидроксиды циркония и гафния получают при температуре, не превышающей 30-35°С, обезвоживают полученные гидроксиды, растворяют их в азотной кислоте и из полученного раствора извлекают цирконий в противотоке, причем из ячейки в середине каскада выводят водную фазу, добавляют в нее азотную кислоту и полученный раствор вводят в следующую ступень по движению водной фазы.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что гидроксиды циркония и гафния обезвоживают до содержания циркония и гафния не менее 22-25 мас.%.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что азотную кислоту вводят в раствор в соотношении, моль, азотная кислота:извлеченный в органическую фазу цирконий, равном 2,0-2,1:1.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что извлечение циркония осуществляют экстракцией с помощью 90-95 об.% раствора трибутилфосфата в инертном углеводородном разбавителе.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012100857/05A RU2493105C1 (ru) | 2012-01-11 | 2012-01-11 | Способ разделения циркония и гафния |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012100857/05A RU2493105C1 (ru) | 2012-01-11 | 2012-01-11 | Способ разделения циркония и гафния |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012100857A RU2012100857A (ru) | 2013-07-20 |
| RU2493105C1 true RU2493105C1 (ru) | 2013-09-20 |
Family
ID=48791577
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012100857/05A RU2493105C1 (ru) | 2012-01-11 | 2012-01-11 | Способ разделения циркония и гафния |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2493105C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2557594C2 (ru) * | 2013-11-15 | 2015-07-27 | Открытое акционерное общество "Чепецкий механический завод" | Способ экстракционного извлечения циркония и гафния |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2190677C2 (ru) * | 2000-06-15 | 2002-10-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт неорганических материалов им. акад. А.А.Бочвара | Способ экстракционного разделения и концентрирования циркония и гафния |
| RU2225841C2 (ru) * | 2002-05-18 | 2004-03-20 | Открытое акционерное общество "Чепецкий механический завод" | Способ получения крупнокристаллического продукта смеси нитрата и оксинитрата циркония и гафния |
| RU2278820C2 (ru) * | 2004-08-16 | 2006-06-27 | Открытое акционерное общество "Чепецкий механический завод" (ОАО ЧМЗ) | Способ разделения циркония и гафния |
| CN101209858A (zh) * | 2006-12-28 | 2008-07-02 | 北京有色金属研究总院 | 磷酸三丁酯萃取色层法分离锆铪的方法 |
-
2012
- 2012-01-11 RU RU2012100857/05A patent/RU2493105C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2190677C2 (ru) * | 2000-06-15 | 2002-10-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт неорганических материалов им. акад. А.А.Бочвара | Способ экстракционного разделения и концентрирования циркония и гафния |
| RU2225841C2 (ru) * | 2002-05-18 | 2004-03-20 | Открытое акционерное общество "Чепецкий механический завод" | Способ получения крупнокристаллического продукта смеси нитрата и оксинитрата циркония и гафния |
| RU2278820C2 (ru) * | 2004-08-16 | 2006-06-27 | Открытое акционерное общество "Чепецкий механический завод" (ОАО ЧМЗ) | Способ разделения циркония и гафния |
| CN101209858A (zh) * | 2006-12-28 | 2008-07-02 | 北京有色金属研究总院 | 磷酸三丁酯萃取色层法分离锆铪的方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2557594C2 (ru) * | 2013-11-15 | 2015-07-27 | Открытое акционерное общество "Чепецкий механический завод" | Способ экстракционного извлечения циркония и гафния |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2012100857A (ru) | 2013-07-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2021204689B2 (en) | Methods for treating lithium-containing materials | |
| CN101244843A (zh) | 从氧化钇稳定氧化锆固熔体废物中回收氧化锆及氧化钇的方法 | |
| RU2726618C1 (ru) | Способ получения растворов, содержащих никель или кобальт | |
| WO2019134185A1 (zh) | 硝酸介质中萃取分离锆和铪的方法 | |
| CN108707748A (zh) | 一种净化石煤酸浸液并回收铝、钾和铁的方法 | |
| WO2019143264A1 (ru) | Способ получения оксида скандия из скандий-содержащих концентратов | |
| CN111187907A (zh) | 硫酸锰溶液的提纯方法 | |
| CN104480304A (zh) | 一种在钽铌湿法冶金过程中减少氨气使用量的方法 | |
| RU2493105C1 (ru) | Способ разделения циркония и гафния | |
| CN105129851A (zh) | 一种高纯氧化铌的制备方法 | |
| Nechaev et al. | A rational approach to processing cerium-containing raw materials | |
| CN112429774A (zh) | 一种核级二氧化铪生产方法 | |
| KR100453552B1 (ko) | 불탄산염 희토류정광으로부터 불소를 제거한 수산화세륨제조방법 | |
| CN115403018B (zh) | 利用高杂磷酸制备磷酸铁的方法和正极材料的制备方法 | |
| US2327992A (en) | Process for the preparation of compounds of cerium | |
| JP2013517219A (ja) | バリウムイオン源の精製 | |
| US9174855B2 (en) | Tributyl phosphate-nitrate solvent extraction process for producing high purity nuclear grade rare earth metal oxides | |
| BRPI0500778B1 (pt) | Beneficiamento químico de matéria-prima contendo Tântalo-Nióbio | |
| RU2623978C1 (ru) | Способ извлечения циркония из кислых водных растворов | |
| CN109161701A (zh) | 钒锰溶液分离、回收钒锰的方法 | |
| RU2563015C2 (ru) | Способ выделения церия из нитратных растворов, содержащих сумму редкоземельных элементов | |
| CN108118150B (zh) | 盐酸介质中萃取分离锆和铪的方法 | |
| JP5154486B2 (ja) | 白金族元素の回収方法 | |
| CN108394934A (zh) | 一种钒电解液用高纯钒氧化合物及其制备方法 | |
| CN104760986B (zh) | 一种高纯三氧化二钪的精制提纯方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190112 |