Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ СОЛЕЙ ПРАЗЕОДИМА (III)

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

Известен способ извлечения редкоземельных элементов из кислых растворов (патент RU №2172719, опубл. 27.08.2001), где в качестве поверхностно-активного вещества использовали фосфорорганический реагент-собиратель в виде диалкилфосфорной кислоты. Исходный азотно-фосфорнокислый раствор содержит более 2,7 г/л ионов кальция и имеет рН 0,3-1,0. Перед нейтрализацией раствора аммиаком доводят содержание сульфат-ионов до обеспечения мольного соотношения CaO:SO₄ ^2-=1,0:0,5-1,0.

Недостатком способа является необходимость поддержания сильнокислых сред, потому что с ростом рН повышается степень диссоциации диалкилфосфорных кислот.

Известен способ извлечения редкоземельных элементов из кислых растворов (Патент RU №2082673, опубл. 27.06.1997). Способ включает введение в исходный раствор фосфорорганического реагента-собирателя, в качестве которого используют диалкилфосфорные кислоты, содержащие в алкильной цепи 7-14 атомов углерода. Процесс ведут из сильнокислых растворов с pH 0,4-4,0 при температуре не более 100°C.

Недостатками способа является недостаточно полное извлечение катионов празеодима из водных растворов.

Известен «Способ извлечения катионов редкоземельных металлов из водных растворов солей флотацией» (Szeglowski Z., Bittner-Jankowska М., Mikulski J. Ion flotation of the rare-earth elements) (Ионная флотация некоторых редкоземельных элементов// Nucleonika, 1973, v. 18, №7, p. 299-307), принятый за прототип, где в процессе флотации использовано в качестве собирателя анионогенное поверхностно-активное вещество (ПАВ) - тетрадецилсульфат натрия. Извлечение проводили из водных растворов в присутствии хлорида аммония и лимонной кислоты и достигает значения - 96%.

Недостатком способа является недостаточно полное извлечение ионов металлов из растворов их солей.

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

Технический результат достигается тем, что в качестве собирателя используют додецилсульфат натрия в концентрации, соответствующей стехиометрии реакции:

где Pr⁺³ - катион празеодима, C₁₂H₂₅OSO₃Na - додецилсульфат натрия, при этом процесс ионной флотации осуществляют при pH от 6,0 до 7,0.

Способ поясняется следующими фигурами:

фиг. 1 - зависимость коэффициентов распределения катионов празеодима (III) от pH водной фазы растворов солей;

фиг. 2 - экспериментальные данные по ионной флотации катионов празеодима (III) из растворов его солей с применением додецилсульфата натрия в зависимости от рН раствора.

Использование в качестве собирателя ПАВ анионного типа додецилсульфата натрия обеспечивает увеличение степени извлечения катионов празеодима (III) при ионной флотации, уменьшение затрат используемого собирателя. Додецилсульфат натрия сочетает в себе свойства как собирателя, так и вспенивателя, легко регенерируется. В растворе катионы празеодима (III) образуют с додецилсульфатом натрия прочные комплексы, которые вследствие гидрофобности алкильных радикалов пузырьками воздуха переносятся в пенную фазу.

Концентрация додецилсульфата натрия, соответствующая стехиометрии реакции:

Pr⁺³+3C₁₂H₂₅OSO₃Na=Pr[C₁₂H₂₅OSO₃]₃+3Na⁺,

где Pr⁺³ - катион празеодима, C₁₂H₂₅OSO₃Na - додецилсульфат натрия,

позволяет увеличить степень извлечения празеодима при ионной флотации и уменьшить затраты додецилсульфата натрия.

Параметром извлечения катионов празеодима (III) является коэффициент распределения K_p. Величину K_p извлекаемого иона между водной и органической фазами рассчитывали по отношению концентрации [Pr⁺³] в пене к концентрации [Pr⁺³] в камерном остатке соответственно формуле: K=[Pr⁺³]_org/[Pr⁺³]_aq.

Экспериментально установлено, что величина коэффициента распределения катионов празеодима (III) между водной и органической фазами зависит от рН раствора. Осуществление ионной флотации при рН 6,0-7,0 также обеспечивает увеличение степени извлечения празеодима до 99% и уменьшение затрат додецилсульфата натрия.

Способ поясняется примером: процесс ионной флотации осуществляют в лабораторной флотационной машине механического типа 137 В-ФЛ, с объемом камеры 1,0 л, диаметром импеллера 55 мм и скоростью засасывания воздуха не менее 0,05 л/с. Для наиболее полного выделения катионов празеодима (III) в качестве модельного процесса использовали 200 мл водного раствора нитрата празеодима (III) с концентрацией 0,001 моль/л. В качестве ПАВ использовали додецилсульфат натрия, концентрация которого соответствовала стехиометрии реакции. Пенный продукт, полученный разрушением пены 1 М серной кислотой, и раствор, оставшийся в кювете после проведения процесса флотации (камерный остаток), анализировали на содержание катионов празеодима (III).

На фиг.1 представлена зависимость коэффициентов распределения катионов празеодима (III) от рН водной фазы растворов солей. На фиг.2 представлены экспериментальные данные по флотации катионов празеодима (III) из растворов его солей с применением додецилсульфата натрия. Эксперимент показал, что при значении рН 6,5 извлечение катионов празеодима (III) из нитратного раствора достигает 99%.