RU2697128C1 - Способ разделения редкоземельных металлов иттрия и иттербия от примесей железа (3+) - Google Patents

Способ разделения редкоземельных металлов иттрия и иттербия от примесей железа (3+) Download PDF

Info

Publication number
RU2697128C1
RU2697128C1 RU2019107297A RU2019107297A RU2697128C1 RU 2697128 C1 RU2697128 C1 RU 2697128C1 RU 2019107297 A RU2019107297 A RU 2019107297A RU 2019107297 A RU2019107297 A RU 2019107297A RU 2697128 C1 RU2697128 C1 RU 2697128C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
iron
ytterbium
yttrium
rare
earth metals
Prior art date
Application number
RU2019107297A
Other languages
English (en)
Inventor
Ольга Владимировна Черемисина
Василий Валерьевич Сергеев
Александр Томасович Федоров
Александра Петровна Ильина
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет"
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 бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет"
Priority to RU2019107297A priority Critical patent/RU2697128C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2697128C1 publication Critical patent/RU2697128C1/ru

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B59/00Obtaining rare earth metals
    • 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

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области гидрометаллургии редких и редкоземельных металлов, а именно к способам очистки кислых фосфорорганических экстрагентов от примесей ионов железа (3+). В качестве реэкстрагента используют водный раствор щавелевой кислоты концентрацией от 0,25 до 1 М при соотношении объемов экстракта, насыщенного железом, иттрием и иттербием, и водного раствора 1-2:4. Изобретение может быть использовано для получения экстрактов редкоземельных металлов (РЗМ) иттрия и иттербия с пониженным содержанием железа при переработке экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК), полученной дигидратным способом при переработке апатитового концентрата серной кислотой, и может применяться на предприятиях горно-перерабатывающей промышленности. Техническим результатом изобретения является 99% извлечение железа(III) из экстракта на основе ди-(2-этилгексил) фосфорной кислоты при потере менее 3% иттрия и иттербия. 6 ил., 2 пр.

Description

Изобретение относится к области гидрометаллургии редких металлов, а именно к способам очистки кислых фосфорорганических экстрагентов от примесей ионов железа (3+). Изобретение может быть использовано для получения экстрактов редкоземельных металлов (РЗМ) иттрия и иттербия с пониженным содержанием железа при переработке экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК) в процессе производства фосфорных удобрений.
Известен способ очистки ди-(2-этилгексил) фосфорной кислоты от железа (III) (авторское свидетельство СССР №712025, 21.05.1980), заключающийся в том, что экстракцию железа(III) проводят водным раствором серной кислоты концентрацией от 5 до 50 об. % и хлорида металла I или II группы концентрацией от 0.1 моль/л до насыщения, или водным раствором соляной кислоты концентрацией от 3 до 30 об. % и хлорида металла I или II группы с содержанием от 0.1 моль/л до насыщения или водным раствором соляной кислоты с концентрацией от 3 до 25 об. % и серной кислоты от 5 до 40 об. % и хлорида металла I или II группы в концентрации от 0.1 моль/л до насыщения и процесс ведут при соотношении экстрагента и водного раствора 5-30:1 и температуре 10-50°С. Полученный экстракт подвергают обработке жидким анионообменником с последующей регенерацией анионообменника водой.
Недостатком данного способа является попутная реэкстракция редкоземельных металлов из экстрактов на основе Д2ЭГФК растворами серной и соляной кислот высокой концентрации.
Известен способ очистки смеси экстрагентов 1 М Д2ЭГФК и 1 М трибутилфосфата (ТБФ) от ионов железа (III) (Bull. Korean Chem. Soc. 2014, Vol. 35, No. 7), в котором используют растворы, содержащие 3 М H2SO4 и 0.1 М Na2SO3, где сульфит натрия используется в качестве восстановителя иона железа(III) при противоточной двухступенчатой очистке со степенью реэкстракции до 93%.
Недостатком данного способа является попутная реэкстракция редкоземельных металлов из экстрактов на основе Д2ЭГФК растворами серной или соляной кислотами высокой концентрации, а также необходимость предварительного восстановления иона железа (III).
Известен способ очистки ди-2-этилгексилфосфорной кислоты (патент США №3214239, кл. 23-14.5, опубл. 1965), в котором экстракцию железа проводят в восстановительной атмосфере, полученной сжиганием природного газа.
Недостатком данного способа является неполная очистка органической фазы от железа (III).
Известен способ очистки ди-2-этилгексилфосфорной кислоты (патент США №3348906, кл. 23-22, опубл. 1967), в котором трехвалентное железо восстанавливают до двухвалентного состояния либо сернистым газом на активированном угле, либо сульфитом натрия с последующей обработкой органической фазы 10-20%-ной серной кислотой при 55°С.
Недостатком данного способа является неполная очистка органической фазы от железа (III), а также нежелательное попутное извлечение редкоземельных металлов из органической фазы серной кислотой.
Известен способ очистки ди-2-этилгексилфосфорной кислоты от солей 3-х валентного железа (авторское свидетельство SU №681061 от 25.08.1979), заключающийся в том, что очистка ди-(2-этилгексил) фосфорной кислоты от солей трехвалентного железа проводится путем ее обработки серной кислотой 50-60% концентрации с последующим пропусканием через полученную эмульсию воды со скоростью 0,6-0,65 л/ч.
Недостатком данного способа является попутная реэкстракция редкоземельных металлов из экстрактов на основе Д2ЭГФК раствором серной кислоты высокой концентрации.
Известен способ разделения марганца и железа (авторское свидетельство СССР №483121, опубл. 05.09.75) принятый за прототип, в котором очистка Д2ЭГФК от железа (III) путем его реэкстракции 3-4 н. соляной кислотой.
Недостатком данного способа является низкая степень извлечения железа, а также нежелательное попутное извлечение редкоземельных металлов из органической фазы.
Техническим результатом изобретения является 99% извлечение железа(III) из экстракта на основе ди-(2-этилгексил) фосфорной кислоты при потере менее 3% иттрия и иттербия.
Технический результат достигается тем, что в качестве реэкстрагента используют водный раствор щавелевой кислоты концентрацией от 0,25 М до 1 М при соотношении объемов экстракта, насыщенного железом, иттрием и иттербием, и водного раствора 1-2:4, скорости перемешивания от 300 до 500 об/мин, времени перемешивания от 10 до 15 мин и комнатной температуре от 21 до 23°С, получают очищенный раствор экстракционной фосфорной кислоты, который направляют на производство фосфорных удобрений и водный раствор оксалата железа, направляемый на регенерацию щавелевой кислоты, и очищенный от ионов железа(3+) экстракт, направляемый на реэкстракцию РЗМ растворами серной кислоты концентрацией от 2 до 6 моль/л, осаждение РЗМ карбонатом натрия, фильтрацию осадка карбонатов РЗМ, промывку и прокаливание с получением оксидов РЗМ, который направляют на пирометаллургическое рафинирование.
Способ поясняется следующими фигурами:
фиг. 1 - схема получения карбонатов РЗМ из ЭФК.
фиг. 2 - график зависимости степени извлечения железа (III) от числа стадий реэкстракции;
фиг. 3-график зависимости степени извлечения железа (III) от концентрации щавелевой кислоты;
фиг. 4 - график зависимости степени извлечения железа (III) от соотношения водной и органической фаз;
фиг. 5 - график зависимости степени извлечения железа от времени перемешивания;
фиг. 6 - график зависимости степени извлечения железа от скорости перемешивания;
Способ осуществляют следующим образом (Фиг. 1). Готовят раствор щавелевой кислоты концентрацией от 0,25 моль/л до 1 моль/л (фиг. 3). Готовят раствор экстрагента путем смешения чистого Д2ЭГФК и керосина в пропорции 1 к 1. Далее, полученный раствор экстрагента насыщают железом, иттрием и иттербием экстракцией из экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК), полученной при разложении апатита серной кислотой. В результате получают очищенный раствор ЭФК, который направляется на производство фосфорных удобрений, и экстракт, насыщенный железом и РЗМ. Затем раствор оксалата железа и РЗМ смешивают с раствором щавелевой кислоты в реакторе, оборудованном перемешивающим устройством с возможностью поддержания заданной скорости перемешивания от 300 до 500 об/мин (фиг. 6), и проводят реэкстракцию железа в 7-9 стадий при соотношении объемов экстракта, насыщенного железом, иттрием и иттербием, и водного раствора 1-2:4 (фиг. 4), при комнатной температуре от 21 до 23°С до достижения равновесия в течение 10-15 мин (фиг. 5). Органический экстракт, содержащий катионы иттербия (III) и иттрия (III) отделяют от водного раствора железа при помощи делительной воронки или при помощи нижнего слива реактора. Продолжительность разделения фаз составляет не более 5 мин. Полученный раствор оксалата железа отправляется на регенерацию. Экстракт возвращают в реактор с последующим добавлением новой порции щавелевой кислоты. После проведения последней стадии реэкстракции, полученный экстракт направляется на реэкстракцию РЗМ серной кислотой концентрацией от 2 до 6 моль/л. Полученный реэкстракт направляется на осаждение РЗМ при помощи карбоната натрия. Далее, осадок карбонатов РЗМ фильтруется, промывается и прокаливается. Полученный после прокаливания порошок оксидов РЗМ направляется на пирометаллургическое рафинирование.
Способ поясняется следующими примерами. Пример 1. Смесь 50 мл экстракта, насыщенного железом (концентрацией 0,0081 моль/л), иттрием (концентрацией 0,0036 моль/л) и иттербием (концентрацией 0,00071 моль/л), на основе Д2ЭГФК и 100 мл водного раствора щавелевой кислоты (соотношение объемов фаз 1:2) концентрацией 0,5 моль/л загружается в автоматизированный реактор с верхнеприводным перемешивающим устройством, скорость перемешивания устанавливается равной 400 об/мин, температура в реакторе поддерживается на уровне 22°С. Процесс экстракции длится 10 минут. После завершения работы мешалки, смесь отстаивается 5 минут после чего водная фаза выгружается через нижний слив реактора. Полученный раствор оксалата железа отправляется на регенерацию щавелевой кислоты известному способу. Затем в реактор добавляется новая порция щавелевой кислоты. После проведения 8 стадии процесса реэкстракции железа, полученный экстракт направляется на реэкстракцию РЗМ серной кислотой концентрацией 2-6 моль/л.
Пример 2. Смесь 100 мл экстракта, насыщенного железом (концентрацией 0,0081 моль/л), иттрием (концентрацией 0,0036 моль/л) и иттербием (концентрацией 0,00071 моль/л), на основе Д2ЭГФК и 400 мл водного раствора щавелевой кислоты (соотношение объемов фаз 1:4) концентрацией 0,5 моль/л загружается в автоматизированный реактор с верхнеприводным перемешивающим устройством, скорость перемешивания устанавливается равной 500 об/мин, температура в реакторе поддерживается на уровне 22°С. Процесс экстракции длится 15 минут. После завершения работы мешалки, смесь отстаивается 7 минут, после чего водная фаза выгружается через нижний слив реактора. Полученный раствор оксалата железа отправляется на регенерацию щавелевой кислоты по известному способу. Затем в реактор добавляется новая порция щавелевой кислоты. После проведения 9 стадии процесса реэкстракции железа, полученный экстракт направляется на реэкстракцию РЗМ серной кислотой концентрацией 2-6 моль/л.
На фиг. 2 представлена зависимость степени извлечения редкоземельных металлов (иттрия и иттербия) и железа от количества проведенных стадий реэкстракции.
Выявлено, что степень извлечения железа растет с ростом числа стадий обработки экстракта щавелевой кислотой. При 8-ми кратной обработке экстракта содержание железа в экстракте уменьшилось на 99%, в то время как содержание иттрия и иттербия изменилось незначительно (уменьшилось менее чем в 1,05 раза).
Таким образом, способ (фиг. 1) позволяет очистить экстракт на основе Д2ЭГФК от примесей железа (III) не снижая концентрацию иттрия и иттербия в органической фазе экстрагента.

Claims (1)

  1. Способ разделения редкоземельных металлов (РЗМ) иттрия и иттербия от примесей железа (3+), включающий экстракцию катионов иттрия, иттербия и железа (3+) из растворов экстракционной фосфорной кислоты органическим экстрагентом ди-2-этилгексилфосфорной кислотой в керосине с получением экстракта, насыщенного железом, иттрием и иттербием, и реэкстракцию, отличающийся тем, что в качестве реэкстрагента при реэкстракции используют водный раствор щавелевой кислоты концентрацией от 0,25 до 1 М при соотношении объемов экстракта, насыщенного железом, иттрием и иттербием, и водного раствора щавелевой кислоты 1-2:4, скорости перемешивания от 300 до 500 об/мин, времени перемешивания от 10 до 15 мин и комнатной температуре от 21 до 23°С, с получением очищенного раствора экстракционной фосфорной кислоты, который направляют на производство фосфорных удобрений, и водного раствора оксалата железа, направляемого на регенерацию щавелевой кислоты, при этом очищенный от ионов железа (3+) экстракт направляют на реэкстракцию РЗМ растворами серной кислоты концентрацией от 2 до 6 моль/л, осаждение РЗМ карбонатом натрия, фильтрацию осадка карбонатов РЗМ, промывку и прокаливание с получением оксидов РЗМ, которые направляют на пирометаллургическое рафинирование.
RU2019107297A 2019-03-14 2019-03-14 Способ разделения редкоземельных металлов иттрия и иттербия от примесей железа (3+) RU2697128C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019107297A RU2697128C1 (ru) 2019-03-14 2019-03-14 Способ разделения редкоземельных металлов иттрия и иттербия от примесей железа (3+)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019107297A RU2697128C1 (ru) 2019-03-14 2019-03-14 Способ разделения редкоземельных металлов иттрия и иттербия от примесей железа (3+)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2697128C1 true RU2697128C1 (ru) 2019-08-12

Family

ID=67640278

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019107297A RU2697128C1 (ru) 2019-03-14 2019-03-14 Способ разделения редкоземельных металлов иттрия и иттербия от примесей железа (3+)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2697128C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2713766C1 (ru) * 2019-11-06 2020-02-07 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" Способ отделения иттрия и иттербия от примесей титана

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000047785A1 (en) * 1999-02-12 2000-08-17 Baotou Iron And Steel (Group) Co., Ltd. Processing route for direct production of mixed rare earth metal oxides by selective extraction
RU2528576C1 (ru) * 2013-03-05 2014-09-20 Открытое акционерное общество "Объединенная химическая компания "УРАЛХИМ" Способ извлечения редкоземельных металлов и получения строительного гипса из фосфогипса полугидрата
RU2538863C2 (ru) * 2013-03-05 2015-01-10 Открытое акционерное общество "Объединенная химическая компания "УРАЛХИМ" Способ реэкстракции редкоземельных металлов из органических растворов и получение концентрата редкоземельных металлов
RU2575763C1 (ru) * 2015-01-12 2016-02-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курганский государственный университет" Способ для получения механических колебаний
RU2640479C2 (ru) * 2016-03-30 2018-01-09 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный унивеситет" Способ извлечения и разделения редкоземельных металлов при переработке апатитового концентрата

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000047785A1 (en) * 1999-02-12 2000-08-17 Baotou Iron And Steel (Group) Co., Ltd. Processing route for direct production of mixed rare earth metal oxides by selective extraction
RU2528576C1 (ru) * 2013-03-05 2014-09-20 Открытое акционерное общество "Объединенная химическая компания "УРАЛХИМ" Способ извлечения редкоземельных металлов и получения строительного гипса из фосфогипса полугидрата
RU2538863C2 (ru) * 2013-03-05 2015-01-10 Открытое акционерное общество "Объединенная химическая компания "УРАЛХИМ" Способ реэкстракции редкоземельных металлов из органических растворов и получение концентрата редкоземельных металлов
RU2575763C1 (ru) * 2015-01-12 2016-02-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курганский государственный университет" Способ для получения механических колебаний
RU2640479C2 (ru) * 2016-03-30 2018-01-09 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный унивеситет" Способ извлечения и разделения редкоземельных металлов при переработке апатитового концентрата

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2713766C1 (ru) * 2019-11-06 2020-02-07 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" Способ отделения иттрия и иттербия от примесей титана

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Shi et al. Synergistic solvent extraction of vanadium from leaching solution of stone coal using D2EHPA and PC88A
KR930001132B1 (ko) 바스트네사이트중에 함유된 희토류 원소들로부터 네오디뮴 또는 디디뮴을 분리하는 방법
EP2964794B1 (en) A method for re-extraction of rare-earth metals from organic solutions and preparing concentrate of rare-earth metals
Wu et al. Simultaneous recovery of rare earths and uranium from wet process phosphoric acid using solvent extraction with D2EHPA
Zarrougui et al. Highly efficient extraction and selective separation of uranium (VI) from transition metals using new class of undiluted ionic liquids based on H-phosphonate anions
RU2293134C1 (ru) Способ извлечения редкоземельных металлов и иттрия из углей и золошлаковых отходов от их сжигания
AU2010270689B2 (en) Processes for recovering metals from aqueous solutions
CN106191447B (zh) 一种酸溶液中钪、钛、钒的分步提纯工艺
BR112017001370B1 (pt) método para recuperação de terras raras por meio de extração fracionada
BR112019002095B1 (pt) Método para extração, enriquecimento e recuperação de terras raras a partir de solução de baixa concentração de terras raras
Belova Development of solvent extraction methods for recovering rare earth metals
Liu et al. Separation and recovery of vanadium and iron from oxalic-acid-based shale leachate by coextraction and stepwise stripping
Pereira et al. Phosphoric acid extraction and rare earth recovery from apatites of the Brazilian phosphatic ores
RU2697128C1 (ru) Способ разделения редкоземельных металлов иттрия и иттербия от примесей железа (3+)
RU2640479C2 (ru) Способ извлечения и разделения редкоземельных металлов при переработке апатитового концентрата
ES2261944T3 (es) Un proceso para la recuperacion de uranio de alta pureza a partir de acido fosforico debil de calidad fertilizante.
JPH0445570B2 (ru)
CN104878202B (zh) 一种从含稀土污泥中提取稀土的方法
Wejman-Gibas et al. solvent extraction of zinc (II) from ammonia leaching solution by LIX 54-100, LIX 84 I and TOA
RU2713766C1 (ru) Способ отделения иттрия и иттербия от примесей титана
US2937925A (en) Solvent extraction process for uranium from chloride solutions
EA024748B1 (ru) Способ экстракции урана
RU2611001C1 (ru) Способ экстракционного разделения скандия и тория
AU2015202297B2 (en) Processes for recovering metals from aqueous solutions
JPS631245B2 (ru)