СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЛАНТАНА(III) ИЗ РАСТВОРОВ СОЛЕЙ

Изобретение относится к обогащению, в частности, к способам получения редкоземельных металлов (РЗМ) или их оксидов из бедного или техногенного сырья с помощью метода флотоэкстракции.

Известен способ экстракционного извлечения и разделения редкоземельных элементов (РЗЭ) из азотнокислых растворов (патент РФ №2106030, опубликован 27.02.1998). Извлечение и разделение ТПЭ (твердых полимерных электролитов) и РЗЭ 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. Оборотной экстрагент регенерируют путем удаления циркониевой соли фосфорорганической кислоты карбонатно-щелочной промывкой.

Недостатком способа является слабая избирательность метода и невозможность дальнейшего разделения индивидуальных РЗЭ исключительно в кислотных средах.

Известен способ извлечения редкоземельных элементов из технологических и продуктивных растворов и пульп (патент РФ №2484162 опубликован 10.06.2013). Способ извлечения редкоземельных элементов из растворов, содержащих железо(III) и алюминий, включает сорбцию РЗЭ на сорбенте. В качестве сорбента используют амфолит с иминодиацетатными функциональными группами. Сорбцию проводят после предварительной нейтрализации или подкисления раствора до pH=4-5 любым щелочным или кислым агентом с дальнейшим введением амфолита в полученную пульпу без отделения твердой части. Сорбцию осуществляют при соотношении амфолит : пульпа 1:50-1:150, времени контакта фаз 3-6 часов и в присутствии восстановителя.

Недостатком способа является длительное время контакта фаз. Способ не описывает процесс элюирования амфолита.

Известен способ извлечения РЗЭ из водных растворов (патент РФ №2482201, опубликован 20.05.2013, принятый за прототип), включает экстракцию комплекса металла (катионов самария (III) и ПАВ) - сублата на поверхности пузырьков органической фазой, находящейся над водной фазой. В качестве экстрагента используют изо-октиловый спирт. Экстракцию ведут при соотношении объемов органической и водной фаз О:В=1:40 и 1:20. Извлекают катионы самария (III) при pH 7,5-8,5.

Недостатком способа является слишком малая область pH, при котором идет извлечение катиона металла из водных растворов.

Техническим результатом изобретения является увеличение степени извлечения катионов лантана (III).

Технический результат достигается тем, что в качестве органической фазы используют изооктиловый спирт, а в качестве собирателя используют ПАВ анионного типа додецилсульфат натрия в концентрации, соответствующей стехиометрии реакции:

La⁺³+3NaDS=La(DS)₃+3Na⁺,

где La⁺³ - катион лантана (III),

NaDS - додецилсульфат натрия,

при этом флотоэкстракцию осуществляют при pH от 6,8 до 8,5 и соотношении органической и водной фаз - 1/20.

Способ извлечения лантана (III) из водных фаз поясняется следующим чертежом.

Фиг. 1 - график экспериментальной зависимости коэффициентов распределения ионов лантана (III) от pH водных растворов солей при флотоэкстракции с применением додецилсульфата натрия.

Использование в качестве собирателя ПАВ анионного типа додецилсульфата натрия обеспечивает увеличение степени извлечения лантана (III) в процессе флотоэкстракции. Додецилсульфат натрия является транспортным агентом в рассматриваемом процессе и при этом не расходуется. В растворе катионы лантана (III) образуют с додецилсульфатом натрия прочные комплексы, которые вследствие гидрофобности алкильных радикалов переходят в органическую фазу - изооктиловый спирт.

Параметром извлечения катионов лантана (III) является коэффициент распределения К_распр. Величину К_распр. извлекаемого иона между водной и органической фазами рассчитывали по отношению концентрации [La⁺³] в органической фазе к концентрации [La⁺³] в водном растворе соответственно формуле: К_распр.=[La⁺³]_org/[La⁺³]_aq.

Экспериментально установлено, что величина коэффициента распределения катионов лантана (III) между водной и органической фазами зависит от pH раствора водной фазы. Осуществление процесса флотоэкстракции при рН=6,8-8,5 также обеспечивает увеличение степени извлечения катионов лантана (III) не менее 98%.

Соотношение органической и водной фаз 1/20 обеспечивает увеличение степени извлечения катионов лантана (III) не менее 98% (получено экспериментально).

Способ осуществляют следующим образом. К водному раствору соли лантана (III) добавляют поверхностно-активное (ПАВ) анионогенное вещество, перемешивают, доводят pH до 6,8-8,5. В качестве ПАВ анионного типа используют додецилсульфат натрия, концентрация которого соответствует стехиометрии указанной реакции. Флотоэкстракцию проводят в течение 120 мин. После проведения процесса флотоэкстракции раствор анализируют на содержание катионов лантана (III).

Способ поясняется примером. Проводят флотоэкстракцию в колонке, выполненной в виде цилиндра, дном которого служил фильтр Шотта. К 200 мл раствора нитрата лантана (III) концентрацией 0,001 моль/л добавляли ПАВ анионного типа - додецилсульфат натрия. Водный раствор доводили до соответствующего pH. Процесс флотоэкстракции проводили в течение 120 мин. Раствор, оставшийся в колонке, через определенный интервал времени анализировали на содержание La (III).

На фиг. 1 представлена экспериментальная зависимость коэффициентов распределения ионов лантана (III) от pH водных растворов солей при флотоэкстракции с применением додецилсульфата натрия. Эксперимент показал, что при значении рН=7,5 извлечение катионов лантана (III) из раствора достигает не менее 98%.

Таким образом, способ позволяет достигнуть увеличения степени извлечения лантана (III) из раствора его солей.