RU2517651C1 - Method for solvent refining of nitrate solutions containing rare-earth metals - Google Patents

Method for solvent refining of nitrate solutions containing rare-earth metals Download PDF

Info

Publication number
RU2517651C1
RU2517651C1 RU2013121523/02A RU2013121523A RU2517651C1 RU 2517651 C1 RU2517651 C1 RU 2517651C1 RU 2013121523/02 A RU2013121523/02 A RU 2013121523/02A RU 2013121523 A RU2013121523 A RU 2013121523A RU 2517651 C1 RU2517651 C1 RU 2517651C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rare
earth metals
solution
extraction
rem
Prior art date
Application number
RU2013121523/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александра Валерьевна Ануфриева
Александр Сергеевич Буйновский
Владимир Леонидович Софронов
Игорь Юрьевич Русаков
Юрий Николаевич Макасеев
Сергей Николаевич Круглов
Александр Сергеевич Рябов
Василий Владимирович Тинин
Original Assignee
Александра Валерьевна Ануфриева
Александр Сергеевич Буйновский
Игорь Юрьевич Русаков
Владимир Леонидович Софронов
Юрий Николаевич Макасеев
Сергей Николаевич Круглов
Александр Сергеевич Рябов
Василий Владимирович Тинин
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 Александра Валерьевна Ануфриева, Александр Сергеевич Буйновский, Игорь Юрьевич Русаков, Владимир Леонидович Софронов, Юрий Николаевич Макасеев, Сергей Николаевич Круглов, Александр Сергеевич Рябов, Василий Владимирович Тинин filed Critical Александра Валерьевна Ануфриева
Priority to RU2013121523/02A priority Critical patent/RU2517651C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2517651C1 publication Critical patent/RU2517651C1/en

Links

Images

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)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: method involves multi-step counter-current extraction of impurities from an aqueous nitrate solution with tributyl phosphate. Purification is carried out using a solution with rare-earth metal concentration of 100-150 g/l, while using 5 extraction steps with the ratio organic phase: aqueous phase=1:1.1, 3-5 washing steps with the ratio organic phase: aqueous phase=10:1 and 5 re-extraction steps in a system of 100% tributyl phosphate and aqueous nitrate solution. A solution with content of ballast impurities of less than 4% of the sum of rare-earth metals and total specific alpha activity of less than 1·10-8 Ku/(kg rare-earth metals) is obtained.
EFFECT: rare-earth metal solution satisfies consumer requirements for concentration and impurity content and sanitary requirements for content of radionuclides.
3 dwg, 9 tbl

Description

Изобретение относится к гидрометаллургии и может быть использовано для очистки нитратных растворов, содержащих редкоземельные металлы (РЗМ), от примесей. Изобретение может быть использовано, в частности, в технологии получения редкоземельных металлов из ортита на стадии очистки нитратного раствора, содержащего РЗМ, от балластных (Fe, Al, Ca, Mg) и радиоактивных примесей, в том числе от тория.The invention relates to hydrometallurgy and can be used to purify impurities from nitrate solutions containing rare-earth metals (REM). The invention can be used, in particular, in the technology of producing rare-earth metals from orthite at the stage of purification of a nitrate solution containing rare-earth metals from ballast (Fe, Al, Ca, Mg) and radioactive impurities, including thorium.

Существует способ извлечения тория из водных растворов, содержащих редкоземельные металлы [RU 2188157, МПК7 C01F 15/00. Опубл. 27.08.2002], в виде нерастворимой соли, причем 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 x=5-13, y=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.There is a method for the extraction of thorium from aqueous solutions containing rare earth metals [RU 2188157, IPC 7 C01F 15/00. Publ. 08/27/2002], in the form of an insoluble salt, moreover, an alkali is added to the aqueous solution to neutralize free nitric acid to a concentration of 0.005-0.1 mol / L in the solution, sodium benzenesulfinate and collector polyfluorinated organic compounds: acids, or alcohols, or aldehydes, or ketones of the general formula C x F y O z H s , where x = 5-13, y = 5-19, z = 1-2, s = 1-4, in the ratio of aqueous solution: collector (5-10 ): 1, stirred, the collector is separated, followed by extraction of thorium benzenesulfinate from it.

Недостатком способа является необходимость проведения операции нейтрализации азотной кислоты и использование дополнительно нескольких неорганических и органических соединений.The disadvantage of this method is the need for an operation to neutralize nitric acid and the use of an additional several inorganic and organic compounds.

Известен способ экстракционного извлечения и разделения ТПЭ и РЗЭ из азотнокислых растворов [RU 2106030, МПК6 G21C 19/46. Опубл. 27.02.1998]. Извлечение и разделение ТПЭ (трансплутониевые элементы) и РЗЭ (редкоземельные элементы) из азотнокислых жидких отходов проводят экстракцией раствором циркониевой соли фосфорорганической кислоты, преимущественно дибутилфосфорной кислоты (ДБФК) в нейтральном фосфорорганическом реагенте. В качестве органического реагента используют преимущественно трибутилфосфат концентрации 5-45 об.% в инертном разбавителе. В процессе экстракции молярное соотношение Zr/ДБФК=1/50-1/4. Экстрагент является совместимым с экстракционной технологией "Пурекс-процесса". ТПЭ и РЗЭ разделяют путем промывки экстрагента раствором азотной кислоты концентрации 3-12 моль/л, после чего проводят реэкстракцию РЗЭ. Оборотный экстрагент регенерируют путем удаления циркониевой соли фосфорорганической кислоты карбонатно-щелочной промывкой.A known method of extraction extraction and separation of TPE and REE from nitric acid solutions [RU 2106030, IPC 6 G21C 19/46. Publ. 02/27/1998]. The extraction and separation of TPE (transplutonium elements) and REE (rare earth elements) from liquid nitric wastes is carried out by extraction with a solution of zirconium salt of organophosphoric acid, mainly dibutylphosphoric acid (DBPC) in a neutral organophosphorus reagent. The organic reagent used is mainly tributyl phosphate at a concentration of 5-45 vol.% In an inert diluent. During the extraction process, the molar ratio Zr / DBPC = 1 / 50-1 / 4. The extractant is compatible with the Purex Process extraction technology. TPE and REE are separated by washing the extractant with a solution of nitric acid at a concentration of 3-12 mol / L, after which REE is reextracted. The reverse extractant is regenerated by removal of the zirconium salt of the organophosphorus acid by carbonate-alkaline washing.

Недостатком этого способа является необходимость постоянного обновления состава оборотного экстрагента.The disadvantage of this method is the need for continuous updating of the composition of the circulating extractant.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ очистки регенерированного урана [RU 2425804, МПК C01G 43/00, B01D 11/04. Опубл. 10.08.2011], принятый за прототип. Способ включает экстракцию уранилнитрата из водного азотнокислого раствора трибутилфосфатом в органическом разбавителе. В процессе многоступенчатой противоточной экстракции на ступени выдачи экстракта поддерживают степень насыщения экстрагента ураном более 92,5% от предельного насыщения экстрагента ураном и равновесную концентрацию азотной кислоты в водной фазе не более 0,7 моль/л при концентрации азотной кислоты в первом потоке питающего водного азотнокислого раствора уранилнитрата, подаваемом на ступень выдачи экстракта, не более 0,6 моль/л и величине насыщения экстрагента ураном более 92,5% от предельного насыщения экстрагента ураном на третьей или последующей по ходу водной фазы ступени при подаче на нее второго потока питающего водного азотнокислого раствора уранилнитрата. Растворы уранилнитрата подают на экстракцию с концентрацией по урану 400-500 г/л. Концентрация азотной кислоты в первом потоке составляет 0,03-0,04 моль/л, а во втором потоке - 0,7-0,8 моль/л. В раствор уранилнитрата вводят уран (IV), стабилизированный гидразином.Closest to the proposed method is a method of purification of regenerated uranium [RU 2425804, IPC C01G 43/00, B01D 11/04. Publ. 08/10/2011], adopted as a prototype. The method involves extraction of uranyl nitrate from an aqueous nitric acid solution with tributyl phosphate in an organic diluent. In the process of multi-stage countercurrent extraction, the degree of saturation of the extractant with uranium of more than 92.5% of the maximum saturation of the extractant with uranium and the equilibrium concentration of nitric acid in the aqueous phase of not more than 0.7 mol / l at a concentration of nitric acid in the first stream of feed aqueous nitric acid are maintained at the extract delivery stage. a solution of uranyl nitrate supplied to the stage of extracting the extract, not more than 0.6 mol / l and the amount of saturation of the extractant with uranium more than 92.5% of the maximum saturation of the extractant with uranium on the third or last blowing the aqueous phase during the steps when it is applied to a second feed stream of an aqueous solution of uranyl nitrate. Uranyl nitrate solutions are fed for extraction with a uranium concentration of 400-500 g / l. The concentration of nitric acid in the first stream is 0.03-0.04 mol / L, and in the second stream 0.7-0.8 mol / L. Hydrazine stabilized uranium (IV) is introduced into the uranyl nitrate solution.

Недостатком этого способа является необходимость дополнительного расхода ценного готового продукта - концентрированного (очищенного и упаренного до 400-500 г/л раствора уранилнитрата) для промывки экстракта.The disadvantage of this method is the need for additional consumption of valuable finished product - concentrated (purified and stripped up to 400-500 g / l of uranyl nitrate solution) for washing the extract.

Целью изобретения является создание способа экстракционной очистки нитратного раствора, с использованием экстрагента только с одной заданной концентрацией, без промывки экстракта готовыми концентрированными растворами, при степени извлечения РЗМ не менее 95% с балластными примесями (Fe, Al, Ca, Mg) менее 4% к сумме РЗМ и радиоактивными примесями тория, соответствующим нормам по радиационной безопасности и санитарным правилам.The aim of the invention is to provide a method for the extraction purification of a nitrate solution, using an extractant with only one predetermined concentration, without washing the extract with ready-made concentrated solutions, with an REM extraction degree of at least 95% with ballast impurities (Fe, Al, Ca, Mg) less than 4% the amount of rare-earth metals and radioactive impurities of thorium, the relevant standards for radiation safety and sanitary rules.

Поставленная задача достигается тем, что способ экстракционной очистки нитратных растворов, содержащих РЗМ, включающий многоступенчатую противоточную экстракцию примесей из водного азотнокислого раствора трибутилфосфатом (ТБФ), применяется для очистки растворов с концентрацией РЗМ 100-150 г/л и состоит из 5 ступеней экстракции с отношением O:B=1:1,1; 3-5 ступеней промывки с отношением O:B=10:1 и 5 ступеней реэкстракции в системе 100%-ный ТБФ - водный раствор азотнокислых солей (О - органическая фаза, В - водная фаза).The problem is achieved in that the method of extraction purification of nitrate solutions containing rare-earth metals, including multi-stage countercurrent extraction of impurities from an aqueous nitric acid solution with tributyl phosphate (TBP), is used to clean solutions with a concentration of rare-earth metals 100-150 g / l and consists of 5 stages of extraction with a ratio O: B = 1: 1.1; 3-5 washing steps with a ratio of O: B = 10: 1 and 5 stages of stripping in a system of 100% TBP - an aqueous solution of nitric acid salts (O is the organic phase, B is the aqueous phase).

Сущность изобретения заключается в следующем.The invention consists in the following.

Предложен способ экстракционной очистки нитратного раствора, содержащего РЗМ, от балластных (Fe, Al, Ca, Mg) и радиоактивных примесей, в том числе от тория, до норм, соответствующих нормам по радиационной безопасности и санитарным правилам. Принципиальная схема очистки нитратных растворов, содержащих РЗМ, показана на фиг.1. Для этой схемы были экспериментально определены оптимальные условия экстракционной очистки нитратного раствора РЗМ от балластных и радиоактивных примесей.A method is proposed for the extraction purification of a nitrate solution containing REM from ballast (Fe, Al, Ca, Mg) and radioactive impurities, including thorium, to standards that comply with radiation safety standards and sanitary rules. A schematic diagram of the purification of nitrate solutions containing rare-earth metals is shown in figure 1. For this scheme, the optimal conditions for the extraction purification of the rare-earth nitrate solution from ballast and radioactive impurities were experimentally determined.

1. Экстракционная очистка РЗМ от балластных примесей1. Extraction cleaning of rare-earth metals from ballast impurities

1.1. Влияние концентрации высаливателя1.1. Effect of salting out concentration

Определили минимальную концентрацию высаливателя, при которой извлекаются РЗМ. Концентрацию высаливателя задавали концентрацией азотной кислоты, используемой для вскрытия минерального сырья, например ортита, и разбавлением полученных растворов промывными растворами. Провели эксперименты по противоточной экстракции РЗМ на трех ступенях из растворов с разной степенью разбавления водой. О концентрации высаливателя судили по содержанию нитратов. Результаты опытов приведены в таблице 1.Determined the minimum concentration of salting out agent at which rare-earth metals are extracted. The concentration of the salting-out agent was set by the concentration of nitric acid used to open the mineral raw materials, for example, orthite, and by diluting the resulting solutions with washing solutions. We performed experiments on countercurrent extraction of rare-earth metals at three stages from solutions with different degrees of dilution with water. The concentration of salting out agent was judged by the nitrate content. The results of the experiments are shown in table 1.

Таблица 1 Table 1 Состав продуктов, полученных в процессе противоточной экстракции РЗМ в зависимости от концентрации нитратов в исходном растворе РЗМThe composition of the products obtained in the process of countercurrent extraction of rare-earth metals, depending on the concentration of nitrates in the initial solution of rare-earth metals Состав исходного раствораThe composition of the initial solution [РЗМ], г/л[REM], g / l [HNO3], N[HNO 3 ], N [РЗМ], г/л[REM], g / l [NO3]-, N[NO 3 ] - , N рафинатraffinate экстрактextract экстрактextract 84,084.0 8,38.3 1,31.3 85,085.0 0,870.87 Разбавленный водой в 1,4 раза исходный раствор РЗМDiluted with water 1.4 times the initial solution of rare-earth metals 61,061.0 6,06.0 3,63.6 81,381.3 0,730.73 Примечание. N - нормальность раствора, г-экв/л.Note. N is the normality of the solution, g-equiv / L.

Из данных, приведенных в таблице 1, следует, что при концентрации нитратов в разбавленном водой исходном растворе РЗМ, равной 6,0 N, извлечение РЗМ составляет 96,8%. Поэтому при получении исходного раствора РЗМ в процессе вскрытия руды 8-12 N HNO3 можно обойтись без дополнительного упаривания исходного раствора РЗМ, полученного от смешения маточного раствора и промраствора, если концентрация высаливателя в нем будет выше 6,0 N.From the data shown in table 1, it follows that when the concentration of nitrates in diluted with water the initial solution of rare-earth metals equal to 6.0 N, the extraction of rare-earth metals is 96.8%. Therefore, when obtaining the initial solution of rare-earth metals in the process of opening ore 8-12 N HNO 3, you can do without additional evaporation of the initial solution of rare-earth metals obtained from mixing the mother liquor and promrastnoy if the concentration of the salting out agent in it is higher than 6.0 N.

1.2. Влияние содержания РЗМ в экстракте1.2. The effect of REM content in the extract

Для определения влияния содержания РЗМ в экстракте на распределение балластных примесей изменяли степень насыщения ТБФ редкоземельными металлами. Результаты экспериментов представлены в таблице 2.To determine the effect of the REM content in the extract on the distribution of ballast impurities, the degree of saturation of TBP with rare-earth metals was changed. The experimental results are presented in table 2.

Таблица 2table 2 Влияние содержания РЗМ в экстракте на коэффициенты распределения балластных примесей между 100% ТБФ и водным азотнокислым раствором РЗМThe effect of the content of rare-earth metals in the extract on the distribution coefficients of ballast impurities between 100% TBP and an aqueous nitric acid solution of rare-earth metals ЭкстрактExtract Коэффициенты распределения примесей, Кр The distribution coefficients of impurities, To p [РЗМ], г/л[REM], g / l [HNO3], N[HNO 3 ], N РЗМREM FeFe AlAl CaCa MgMg SiSi MnMn CrCr NiNi 36,536.5 1,231.23 0,280.28 0,310.31 0,680.68 0,230.23 1,01,0 1,51,5 0,0210,021 -- 0,500.50 47,347.3 0,240.24 0,520.52 0,320.32 0,340.34 0,120.12 0,220.22 0,640.64 0,0170.017 0,20.2 0,500.50 116116 0,340.34 -- 0,0470,047 0,0290,029 0,110.11 0,200.20 0,870.87 -- -- 0,210.21

Из данных, представленных в таблице 2, следует, что с увеличением насыщения ТБФ редкоземельными металлами коэффициенты распределения, Кр, балластных примесей уменьшаются, но для кальция, магния, никеля и кремния даже при содержании РЗМ в экстракте 116 г/л они остаются достаточно большимиFrom the data presented in table 2, it follows that with an increase in the saturation of TBP with rare-earth metals, the distribution coefficients, K p , of ballast impurities decrease, but for calcium, magnesium, nickel, and silicon, even when the REM content in the extract is 116 g / l, they remain quite large

Кр(Ca)=0,11; Кр(Mg)=0,20; Кр(Ni)=0,21; Кр(Si)=0,87.K p (Ca) = 0.11; K p (Mg) = 0.20; To p (Ni) = 0.21; To p (Si) = 0.87.

Отсюда следует, что для минерального сырья, имеющего высокое содержание кальция, магния и кремния, например ортит, эти элементы будут лимитировать экстракционную очистку РЗМ от примесей.It follows that for minerals having a high content of calcium, magnesium and silicon, for example orthite, these elements will limit the extraction purification of rare-earth metals from impurities.

1.3. Влияние промывки экстракта РЗМ водой1.3. The effect of washing the extract of REM water

Для определения числа теоретических ступеней очистки РЗМ от примесей на операции промывки экстракта водой были проведены эксперименты по определению коэффициентов распределения РЗМ и сопутствующих им примесей между 100% ТБФ и промывной водой. Для опытов использовали раствор, полученный упариванием растворов от вскрытия ортита, содержащий РЗМ 145 г/л. При экстракции из этого раствора на трех ступенях получили экстракт ТБФ, содержащий 116,3 г/л РЗМ, 0,34 N азотную кислоту и примеси. Из экстракта РЗМ разбавлением экстрактом, содержащим 3,7 N азотной кислоты, и чистым ТБФ получили четыре порции экстракта ТБФ, составы которых приведены в таблице 3.To determine the number of theoretical stages of REM purification from impurities during the operation of washing the extract with water, experiments were carried out to determine the distribution coefficients of REM and related impurities between 100% TBP and washing water. For the experiments, we used a solution obtained by evaporation of solutions from opening an orthite containing REM 145 g / l. Extraction from this solution at three stages yielded an extract of TBP containing 116.3 g / L REM, 0.34 N nitric acid, and impurities. Four portions of TBP extract were obtained from the REM extract by diluting with an extract containing 3.7 N nitric acid and pure TBP, the compositions of which are shown in Table 3.

Таблица 3 Table 3 Составы экстрактовExtract Formulations № экстрактаExtract No. СодержаниеContent [РЗМ], г/л[REM], g / l [HNO3], N[HNO 3 ], N 1one 77,577.5 0,230.23 22 77,577.5 0,540.54 33 77,577.5 0,840.84 4four 77,577.5 1,461.46

Полученные экстракты привели в равновесие с водой при соотношении органической фазы (О) и водной фазы (В) О:В=5:1. Результаты анализа полученных растворов показаны в таблице 4.The obtained extracts were brought into equilibrium with water at a ratio of the organic phase (O) and the aqueous phase (B) O: B = 5: 1. The results of the analysis of the obtained solutions are shown in table 4.

Таблица 4Table 4 Влияние состава фаз на коэффициенты распределения, Кр, РЗМ, Th и HNO3 между 100% ТБФ и водным промывным растворомThe effect of phase composition on the distribution coefficients, K p , REM, Th and HNO 3 between 100% TBP and an aqueous wash solution №экстрактаExtract number [РЗМ], г/л[REM], g / l Кр РЗМTo p REM [Th], г/л[Th], g / l Кр ThK r Th [HNO3], N[HNO 3 ], N Кр HNO3 To p HNO 3 Органическая фазаOrganic phase Водная фазаWater phase Органическая фазаOrganic phase Водная фазаWater phase Органическая фазаOrganic phase Водная фазаWater phase 1one 47,347.3 91,391.3 0,520.52 8,08.0 0,350.35 2323 0,240.24 0,30.3 0,80.8 22 43,843.8 98,798.7 0,440.44 8,38.3 0,280.28 30thirty 0,30.3 0,40.4 0,750.75 33 37,537.5 103103 1,361.36 8,08.0 0,20.2 4040 0,760.76 0,650.65 1,21,2 4four 36,536.5 129129 0,280.28 7,87.8 0,150.15 5252 1,231.23 1,31.3 0,950.95

Из данных, приведенных в таблице 4, следует, что коэффициенты распределения тория, азотной кислоты и РЗМ, реализуемые на стадиях промывки и реэкстракции, располагаются в следующий ряд:From the data given in table 4, it follows that the distribution coefficients of thorium, nitric acid and rare-earth metals, implemented at the stages of washing and stripping, are located in the following row:

Кр(Th)>>Кр(HNO3)>Кр(РЗМ).K p (Th) >> K p (HNO 3 )> K p (REM).

Поэтому торий и азотная кислота будут следовать за РЗМ на промывке. На реэкстракции РЗМ торий, у которого Кр приблизительно на два порядка выше Кр РЗМ, большей частью останется в ТБФ. Учитывая высокое содержание в ортите кальция, магния и кремния, можно предположить, что именно эти элементы будут лимитировать очистку РЗМ от примесей.Therefore, thorium and nitric acid will follow REMs on flushing. On the re-extraction of rare-earth metals, thorium, in which K p is approximately two orders of magnitude higher than K p REM, for the most part will remain in TBP. Given the high content of calcium, magnesium and silicon in the orthite, it can be assumed that it is these elements that will limit the cleaning of rare-earth metals from impurities.

Были проведены эксперименты по переделу экстракция-промывка, которые позволили определить коэффициенты очистки, Коч, РЗМ от примесей, значения которых приведены в таблице 5.Experiments were conducted on the redistribution of extraction-washing, which allowed to determine the cleaning coefficients, K Pts , REM from impurities, the values of which are given in table 5.

Таблица 5Table 5 Содержание примесей в продуктах после опытов по экстракционной очистке РЗМThe content of impurities in products after experiments on the extraction purification of rare-earth metals ПродуктProduct [РЗМ] г/л[REM] g / l Содержание примесей в азотнокислых растворах РЗМ, % мас. (в отношении к РЗМ)The content of impurities in nitric acid solutions of rare-earth metals,% wt. (in relation to REM) FeFe AlAl CaCa MgMg SiSi MnMn CrCr NiNi Исходный раствор РЗМREM stock solution 84,084.0 4848 6868 3535 6,26.2 6,86.8 6,76.7 0,350.35 0,470.47 ЭкстрактExtract 63,063.0 0,0320,032 0,120.12 0,0350,035 0,270.27 0,720.72 0,0060.006 0,0160.016 0,0160.016 Коч РЗМ от примесейTo Pts REM from impurities -- 15001500 570570 10001000 2323 9,49,4 10301030 2222 2929th

Из данных, представленных в таблице 5, следует, что наименьшая очистка РЗМ от кремния: Коч=9,4. Поэтому содержание кремния в промытом экстракте определяет суммарное содержание примесей в реэкстракте РЗМ. В промытом экстракте оказалось много магния - 0,27% в пересчете на РЗМ, но их содержание в исходном растворе мало (меньше 0,5%) и их вклад в суммарное содержание примесей в конечном азотнокислом растворе РЗМ тоже будет незначительным. При увеличении числа промывных ступеней до 5 суммарное содержание примесей, определенных в промытом экстракте РЗМ, составило менее 0,1% за счет отмывки экстракта РЗМ от алюминия, кальция и магния.From the data presented in table 5, it follows that the smallest purification of rare-earth metals from silicon: To Pts = 9.4. Therefore, the silicon content in the washed extract determines the total impurity content in the rare-earth metal stripping. The washed extract turned out to contain a lot of magnesium - 0.27% in terms of rare-earth metals, but their content in the initial solution is small (less than 0.5%) and their contribution to the total content of impurities in the final nitric acid solution of rare-earth metals will also be insignificant. With an increase in the number of washing stages to 5, the total content of impurities determined in the washed REM extract was less than 0.1% due to washing the REM extract from aluminum, calcium, and magnesium.

2. Очистка раствора РЗМ от тория2. Cleaning the solution of rare-earth metals from thorium

Выше было показано, что торий экстрагируется 100%-ным ТБФ лучше РЗМ, поэтому при экстракции РЗМ трибутилфосфатом и в процессе промывки экстракта торий будет следовать вместе с РЗМ. В процессе реэкстракции РЗМ водой торий также должен реэкстрагироваться. Для определения поведения тория в процессах экстракции и реэкстракции РЗМ провели две серии опытов (серия опытов P1 и серия опытов P2) на противоточном экстракционном каскаде, схема которого показана на фиг.1.It was shown above that thorium is extracted with 100% TBP better than REM, therefore, during REM extraction with tributyl phosphate and during the washing of the extract, thorium will follow with REM. In the process of re-extraction of rare-earth metals with water, thorium must also be re-extracted. To determine the behavior of thorium in the processes of extraction and re-extraction of rare-earth metals, we conducted two series of experiments (series of experiments P1 and series of experiments P2) on a countercurrent extraction cascade, the scheme of which is shown in Fig. 1.

Для исследований использовали маточные растворы от вскрытия ортитовой руды с максимальным содержанием Th - 1,32% масс. следующих составов:For research, mother liquors from opening orthite ore with a maximum Th content of 1.32% were used. following compositions:

- для серии опытов P1:[РЗМ]=110 г/л; [Th]=1,29 г/л; [HNO3]=1,44 N; суммарное содержание балластных примесей - 4,7% по отношению к РЗМ;- for a series of experiments P1: [REM] = 110 g / l; [Th] = 1.29 g / l; [HNO 3 ] = 1.44 N; total content of ballast impurities - 4.7% in relation to rare-earth metals;

- для серии опытов P2:[РЗМ]=84 г/л; [Th]=0,63 г/л; [HNO3]=0,87 N; суммарное содержание балластных примесей - 3,8% по отношению к РЗМ.- for a series of experiments P2: [REM] = 84 g / l; [Th] = 0.63 g / l; [HNO 3 ] = 0.87 N; the total content of ballast impurities is 3.8% with respect to rare-earth metals.

Схемы экстракционной и реэкстракционной очистки показаны на фиг.2 и 3.Schemes of extraction and stripping are shown in figure 2 and 3.

Составы продуктов, полученных в сериях экспериментов P1 и P2, приведены в таблице 6.The compositions of the products obtained in the series of experiments P1 and P2 are shown in table 6.

Таблица 6Table 6 Состав продуктов, полученных в экспериментах по экстракционной очистке РЗМ от торияThe composition of the products obtained in experiments on the extraction cleaning of rare-earth metals from thorium № реэкстракта (экстракта), (см. фиг.2)No. of reextract (extract), (see figure 2) Серия опытов P1Experiment Series P1 Серия опытов P2Test Series P2 [РЗМ]В, г/л[REM] V , g / l [Th]B, г/л[Th] B , g / l [Th]О, г/л[Th] Oh , g / l [РЗМ]В, г/л[REM] V , g / l [Th]B, г/л[Th] B , g / l [Th]О, г/л[Th] Oh , g / l 1one 3636 0,0280,028 1,31.3 45,645.6 0,0130.013 0,630.63 22 4444 00 0,840.84 55,055.0 00 0,630.63 33 8686 0,0120.012 0,100.10 61,361.3 00 0,630.63 4four 9393 0,0070.007 0,120.12 66,366.3 0,0480,048 0,630.63 55 9797 0,0080.008 0,110.11 68,868.8 0,0650,065 0,630.63 Примечание. Содержание РЗМ во всех пробах экстракта составило менее 0,04%.Note. The content of rare-earth metals in all samples of the extract was less than 0.04%.

Из данных, представленных в таблице 6, следует, что РЗМ и торий из исходного раствора извлекаются практически полностью (более 99,99%). При этом содержание РЗМ в объединенном экстракте составляет не менее 84,9 г/л, а максимальное содержание РЗМ в реэкстракте - 97 г/л. Содержание тория в реэкстракте РЗМ в процессе выхода на равновесие снизилось до 65 мг/л, что соответствует общей удельной альфа-активности раствора по торию-232, торию-228 и альфа-активным продуктам его распада, равной 1,28×10-9 Ku/л. В нормативных документах [Временные санитарные правила по организации производств продукции гражданского назначения в санитарно-защитной зоне предприятий 4 ГНТУ Минатомэнергопрома (ВСП-К4-91). - М.: 1991 г.] этот параметр не должен превышать 1×10-8 Ku/л.From the data presented in table 6, it follows that REM and thorium from the initial solution are extracted almost completely (more than 99.99%). The content of rare-earth metals in the combined extract is not less than 84.9 g / l, and the maximum content of rare-earth metals in the reextract is 97 g / l. The thorium content in the rare-earth metal reextract in the process of reaching equilibrium decreased to 65 mg / L, which corresponds to the total specific alpha activity of the solution for thorium-232, thorium-228 and alpha-active decay products of 1.28 × 10 -9 Ku / l In the normative documents [Temporary sanitary rules for the organization of production of civilian products in the sanitary protection zone of enterprises of 4 SSTU Minatomenergoprom (VSP-K4-91). - M .: 1991] this parameter should not exceed 1 × 10 -8 Ku / l.

Результат спектрального анализа проб продуктов реэкстракции РЗМ для серии опытов P2 на содержание примесей представлен в таблице 7.The result of spectral analysis of samples of rare-earth metal stripping products for a series of experiments P2 on the content of impurities is presented in table 7.

Таблица 7Table 7 Содержание примесей в продуктах, полученных в опытах по экстракционной очистке РЗМ от торияThe content of impurities in the products obtained in experiments on the extraction cleaning of rare-earth metals from thorium Наименование продуктовProduct Name [РЗМ], г/л[REM], g / l Содержание примесей в азотнокислых растворах РЗМ, мас.%, в пересчете на РЗМThe content of impurities in nitric acid solutions of rare-earth metals, wt.%, In terms of rare-earth metals FeFe AlAl CaCa MgMg SiSi MnMn CrCr NiNi Исходный раствор РЗМREM stock solution 84,084.0 4,84.8 6,86.8 3,53,5 6,26.2 6,86.8 6,76.7 0,350.35 0,470.47 Реэкстракт РЗМ 5REM reextract 5 68,868.8 <0,23<0.23 0,250.25 1,71.7 0,230.23 1,21,2 <0,02<0.02 <0,05<0.05 <0,08<0.08 Коэффициенты очистки РЗМ от примесейREM purification factors from impurities -- 20,920.9 27,027.0 2,02.0 2727 5,75.7 >35> 35 >7> 7 >6> 6

Из данных, приведенных в таблице 7, следует, что суммарное содержание примесей в пересчете на РЗМ в реэкстракте, полученном в серии опытов P2, составляет 3,8%, а содержание тория в реэкстракте до 65 мг/л (0,43×10-7 Ku/л).From the data given in table 7, it follows that the total content of impurities in terms of rare-earth metals in the reextract obtained in the P2 series of experiments is 3.8%, and the thorium content in the reextract is up to 65 mg / l (0.43 × 10 - 7 Ku / l).

Для более полной очистки реэкстракта РЗМ от тория, полученного в опыте серии P1, из объединенных проб реэкстракта с №№4 и 5 дважды экстрагировали торий трибутилфосфатом при О:В=3:6. Рафинат упаривали до [РЗМ]=228 г/л. При этом содержание тория в упаренном реэкстракте составило 2,5 мг/л или, в пересчете на общую удельную альфа-активность РЗМ по торию-232, торию-228 и альфа-активным продуктам его распада, 7,4×10-9 Ku/кг РЗМ. Таким образом, коэффициент очистки РЗМ от тория увеличился до 10700. Торий по схеме на фиг.1 уходит из блока реэкстракции РЗМ с трибутилфосфатом в блок карбонатной реэкстракции. Максимальное содержание тория в экстракте при этом составляет 1,3 г/л (см. таблицу 6). Раствор карбоната тория в соответствии с предложенной схемой нейтрализуется азотной кислотой, а выделившиеся осадки гидроксокарбоната тория (см. таблицу 8) отфильтровывают и направляют на захоронение как твердые радиоактивные отходы средней группы активности. Маточный раствор, содержащий до 2 мг/л тория, направляется на промывку нерастворившегося остатка ортита.For a more complete purification of the rare-earth metal reextract from thorium obtained in the P1 series experiment, thorium tributyl phosphate was extracted twice from the combined re-extract samples Nos. 4 and 5 at O: B = 3: 6. The raffinate was evaporated to [REM] = 228 g / L. The thorium content in one stripped off extract was 2.5 mg / L or, in terms of the total specific alpha activity of rare-earth metals in thorium-232, thorium-228 and alpha-active decay products, 7.4 × 10 -9 Ku / kg REM. Thus, the coefficient of purification of rare-earth metals from thorium increased to 10700. Thorium according to the scheme in figure 1 leaves the block of re-extraction of rare-earth metals with tributyl phosphate in the block of carbonate re-extraction. The maximum thorium content in the extract is 1.3 g / l (see table 6). The thorium carbonate solution in accordance with the proposed scheme is neutralized with nitric acid, and the precipitated thorium hydroxocarbonate precipitates (see table 8) are filtered off and sent for disposal as solid radioactive waste of the middle activity group. The mother liquor, containing up to 2 mg / l of thorium, is directed to washing the insoluble orthite residue.

Таблица 8Table 8 Содержание тория в маточном растворе после осаждения гидроксокарбоната торияThe thorium content in the mother liquor after precipitation of thorium hydroxocarbonate pH маточного раствораstock solution pH 66 55 4four 33 [Th], мг/л[Th], mg / l 260260 1,61,6 1,21,2 240240

Для сравнения результатов аналитического определения тория в ортите с результатами гамма-спектрометрического определения сделали гамма-спектр. Результаты исследований показали, что общая удельная альфа-активность ортита, рассчитанная аналитически (8,71×10-6 Ku/кг), практически совпала с результатом гамма-спектрометрического определения: 8,94×10-6 Ku/кг. Полученные значения общей удельной альфа-активности ортита хорошо соотносятся между собой, что подтверждает достоверность полученных результатов.To compare the results of the analytical determination of thorium in orthite with the results of gamma spectrometric determination, a gamma spectrum was made. The research results showed that the total specific alpha activity of orthite, calculated analytically (8.71 × 10 -6 Ku / kg), practically coincided with the result of gamma-spectrometric determination: 8.94 × 10 -6 Ku / kg. The obtained values of the total specific alpha activity of orthite are well correlated, which confirms the reliability of the results.

Результаты проведенных опытов показывают, что предложенная схема экстракционной очистки азотнокислого раствора РЗМ от примесей тория позволяет получать товарный раствор нитратов РЗМ, удовлетворяющий требованиям нормативных документов по содержанию альфа-активных продуктов.The results of the experiments show that the proposed scheme for the extraction purification of a rare-earth nitrate solution of REM from thorium impurities allows one to obtain a commodity solution of rare-earth nitrates, which meets the requirements of regulatory documents on the content of alpha-active products.

Предлагаемая технологическая схема позволяет очищать РЗМ от сопутствующих примесей с коэффициентами очистки, указанными в таблице 9.The proposed technological scheme allows you to clean REM from related impurities with the cleaning factors listed in table 9.

Таблица 9Table 9 Коэффициенты очистки для примесей, извлекаемых из нитратного раствора РЗМPurification factors for impurities extracted from nitrate solution of rare-earth metals Торий-232, -228Thorium-232, -228 FeFe AlAl CaCa MgMg SiSi MnMn CrCr NiNi >10000> 10,000 15001500 570570 10001000 2323 9,49,4 10301030 2222 2929th

Проведенные исследования показали, что для экстракционной очистки нитратных растворов с концентрацией РЗМ 110-150 г/л от балластных и радиоактивных примесей требуется 5 ступеней экстракции, 3-5 ступеней промывки, 5 ступеней реэкстракции в системе 100%-ный ТБФ - водный раствор азотнокислых солей.Studies have shown that for the extraction purification of nitrate solutions with a rare-earth metal concentration of 110-150 g / l from ballast and radioactive impurities, 5 extraction steps, 3-5 washing steps, 5 re-extraction steps in a system of 100% TBP - an aqueous solution of nitric acid salts are required .

Предлагаемый способ экстракционной очистки нитратных растворов позволяет получать раствор, содержащий РЗМ 100-150 г/л, с содержанием балластных примесей (Fe, Al, Ca, Mg) менее 4% к сумме РЗМ и общей удельной альфа-активностью менее 1·10-8 Ku/(кг РЗМ) с использованием только одного экстрагента - 100%-ного ТБФ. Полученный раствор РЗМ удовлетворяет требованиям потребителя по концентрации и содержанию примесей и требованиям санитарных правил по содержанию радионуклидов.The proposed method of extraction purification of nitrate solutions allows to obtain a solution containing REM 100-150 g / l, with a content of ballast impurities (Fe, Al, Ca, Mg) of less than 4% to the sum of REM and the total specific alpha activity of less than 1 · 10 -8 Ku / (kg REM) using only one extractant - 100% TBP. The resulting solution of rare-earth metals satisfies the requirements of the consumer for the concentration and content of impurities and the requirements of sanitary rules for the content of radionuclides.

Claims (1)

Способ экстракционной очистки нитратных растворов, содержащих редкоземельные металлы (РЗМ), включающий многоступенчатую противоточную экстракцию примесей из водного азотнокислого раствора трибутилфосфатом (ТБФ), отличающийся тем, что очистке подвергают раствор с концентрацией РЗМ 100-150 г/л, при этом проводят 5 ступеней экстракции с отношением органической и водной фаз О:В=1:1,1, после которой проводят 3-5 ступеней промывки с отношением О:В=10:1 и 5 ступеней реэкстракции в системе 100%-ный ТБФ - водный раствор азотнокислых солей. The method of extraction purification of nitrate solutions containing rare-earth metals (REM), including multi-stage countercurrent extraction of impurities from an aqueous nitric acid solution with tributyl phosphate (TBP), characterized in that the solution is purified with a concentration of REM 100-150 g / l, with 5 stages of extraction with a ratio of organic and aqueous phases O: B = 1: 1.1, after which 3-5 washing steps are carried out with a ratio of O: B = 10: 1 and 5 stages of stripping in a system of 100% TBP - an aqueous solution of nitric acid salts.
RU2013121523/02A 2013-05-07 2013-05-07 Method for solvent refining of nitrate solutions containing rare-earth metals RU2517651C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013121523/02A RU2517651C1 (en) 2013-05-07 2013-05-07 Method for solvent refining of nitrate solutions containing rare-earth metals

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013121523/02A RU2517651C1 (en) 2013-05-07 2013-05-07 Method for solvent refining of nitrate solutions containing rare-earth metals

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2517651C1 true RU2517651C1 (en) 2014-05-27

Family

ID=50779614

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013121523/02A RU2517651C1 (en) 2013-05-07 2013-05-07 Method for solvent refining of nitrate solutions containing rare-earth metals

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2517651C1 (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2576763C1 (en) * 2014-08-22 2016-03-10 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт двигателей" (ОАО "НИИД") Method for extraction separation of rare-earth metals from nitrate solutions
RU2595672C1 (en) * 2015-06-16 2016-08-27 Открытое акционерное общество "Акрон" Method of processing rare-earth elements concentrate
RU2596245C1 (en) * 2015-03-17 2016-09-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" (НИЯУ МИФИ) Method for extraction separation of rare-earth elements
RU2598766C1 (en) * 2015-04-23 2016-09-27 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт двигателей" (АО "НИИД") Method of processing nitrate solutions containing rare-earth metals
RU2611001C1 (en) * 2016-03-04 2017-02-17 Акционерное общество "Ведущий проектно-изыскательский и научно-исследовательский институт промышленной технологии" (АО "ВНИПИпромтехнологии") Extraction separation of scandium and thorium
RU2626206C1 (en) * 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) Method of extracting scandium from concentrates of rare-earth elements
RU2647047C1 (en) * 2017-05-02 2018-03-13 Акционерное общество "Далур" Method for scandium oxide production from scandium concentrate
RU2669737C1 (en) * 2018-01-18 2018-10-15 Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" Method for preparation of scandium oxide from scandium-containing concentrates

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0043765A1 (en) * 1980-07-03 1982-01-13 COMMISSARIAT A L'ENERGIE ATOMIQUE Etablissement de Caractère Scientifique Technique et Industriel Process for separating trivalent actinide and lanthanide values from an aqueous acid solution
US4339416A (en) * 1978-11-28 1982-07-13 Commissariat A L'energie Atomique Uranium recovery process
US4943318A (en) * 1989-02-27 1990-07-24 British Nuclear Fuels Plc Removal of thorium from raffinate
GB2305291A (en) * 1995-09-12 1997-04-02 Doryokuro Kakunenryo A method of separating trivalent actinides and rare earth elements
RU2188157C2 (en) * 2000-03-27 2002-08-27 Институт химии нефти СО РАН Method of recovering thorium from aqueous solutions containing rare-earth metals
RU2425804C1 (en) * 2010-02-12 2011-08-10 Открытое акционерное общество "Сибирский химический комбинат" Method of cleaning regenerated uranium

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4339416A (en) * 1978-11-28 1982-07-13 Commissariat A L'energie Atomique Uranium recovery process
EP0043765A1 (en) * 1980-07-03 1982-01-13 COMMISSARIAT A L'ENERGIE ATOMIQUE Etablissement de Caractère Scientifique Technique et Industriel Process for separating trivalent actinide and lanthanide values from an aqueous acid solution
US4943318A (en) * 1989-02-27 1990-07-24 British Nuclear Fuels Plc Removal of thorium from raffinate
GB2305291A (en) * 1995-09-12 1997-04-02 Doryokuro Kakunenryo A method of separating trivalent actinides and rare earth elements
RU2188157C2 (en) * 2000-03-27 2002-08-27 Институт химии нефти СО РАН Method of recovering thorium from aqueous solutions containing rare-earth metals
RU2425804C1 (en) * 2010-02-12 2011-08-10 Открытое акционерное общество "Сибирский химический комбинат" Method of cleaning regenerated uranium

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2576763C1 (en) * 2014-08-22 2016-03-10 Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт двигателей" (ОАО "НИИД") Method for extraction separation of rare-earth metals from nitrate solutions
RU2596245C1 (en) * 2015-03-17 2016-09-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" (НИЯУ МИФИ) Method for extraction separation of rare-earth elements
RU2598766C1 (en) * 2015-04-23 2016-09-27 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт двигателей" (АО "НИИД") Method of processing nitrate solutions containing rare-earth metals
RU2595672C1 (en) * 2015-06-16 2016-08-27 Открытое акционерное общество "Акрон" Method of processing rare-earth elements concentrate
RU2611001C1 (en) * 2016-03-04 2017-02-17 Акционерное общество "Ведущий проектно-изыскательский и научно-исследовательский институт промышленной технологии" (АО "ВНИПИпромтехнологии") Extraction separation of scandium and thorium
RU2626206C1 (en) * 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) Method of extracting scandium from concentrates of rare-earth elements
RU2647047C1 (en) * 2017-05-02 2018-03-13 Акционерное общество "Далур" Method for scandium oxide production from scandium concentrate
RU2669737C1 (en) * 2018-01-18 2018-10-15 Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" Method for preparation of scandium oxide from scandium-containing concentrates

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2517651C1 (en) Method for solvent refining of nitrate solutions containing rare-earth metals
RU2360988C2 (en) Treatment method of concentrates of natural uranium
CN104498723A (en) Method for extracting scandium oxide from titanium slag chlorinated waste salt
US3751553A (en) Process for separating yttrium values from the lanthanides
CN112458320A (en) Method for recovering thorium and rare earth from waste residue leachate
Lebedev Sulfuric acid technology for processing of eudialyte concentrate
US8883096B2 (en) Extraction of uranium from wet-process phosphoric acid
RU2398036C1 (en) Procedure for processing chemical concentrate of natural uranium
RU2595672C1 (en) Method of processing rare-earth elements concentrate
JP7119551B2 (en) Method for producing aqueous solution of cobalt chloride
US9174855B2 (en) Tributyl phosphate-nitrate solvent extraction process for producing high purity nuclear grade rare earth metal oxides
EP2895633B1 (en) Solvent extraction process
RU2490348C1 (en) Method of processing chemical concentrate of natural uranium
CA2596708A1 (en) Chemical beneficiation of raw material, containing tantalum-niobium
Stepanov et al. Scandium extraction from sulfuric acid solutions by mixtures of D2EHPA and MTAA sulfate in toluene
RU2765647C2 (en) Method for processing complex ore containing niobium and rare earth elements as main components
RU2578869C1 (en) Method of processing monazite concentrate
US3174821A (en) Purification of yellow cake
RU2545953C2 (en) Method of extracting molybdenum-99 from solution of irradiated uranium targets
RU2373155C2 (en) Method of extractant purification of regenerated uranium
RU2492254C1 (en) Method of extracting vanadium from acid solutions
JPH0514013B2 (en)
RU2477758C1 (en) Method of extracting americium
RU2611001C1 (en) Extraction separation of scandium and thorium
US6780384B2 (en) Method and system for recovering zirconium values from a hard rock ore containing uranium