Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОЧИСТКИ СКАНДИЯ ОТ ТОРИЯ

Изобретение относится к гидрометаллургии скандия и тория и может быть использовано для очистки скандия от тория, например, при извлечении скандия из продуктов производства титана.

Известен способ разделения скандия и тория [Авторское свидетельство СССР №778302, МПК⁶ C22B 59/00, 1999], включающий сорбцию их из растворов ионитом, содержащим сульфокатионит, с последующей промывкой ионита водой и десорбцией скандия и тория, отличающийся тем, что с целью повышения производительности процесса и чистоты получаемых продуктов, сорбцию проводят при 60-95°C и при pH 2.8-3.5 смесью сульфокатионита с 10-70% высокоосновного анионита, перед сорбцией ионит обрабатывают раствором гидроксида щелочного металла или аммония и промывают водой, десорбцию скандия проводят раствором аммония, а десорбцию тория - карбонатсодержащим раствором. Известный способ дает возможность увеличить сорбционную нагрузку на колонну и повысить чистоту получаемых продуктов.

Недостатком известного способа является невысокая степень очистки скандия от тория: содержание тория в скандиевом продукте составляет 0.3%.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является способ переработки концентратов скандия и тория [Авторское свидетельство СССР №1464492, МПК⁷ C22B 59/00, 2000], включающий выщелачивание с получением скандий- и торийсодержащего раствора, сорбцию из раствора при pH, равном 1.8-3.5, и температуре 60-95°C смесью сульфокатионита с 10-70% анионита, обработанной растворами щелочи и водой, с получением раствора после сорбции и отработанной смеси ионитов, последовательную десорбцию скандия и тория из отработанной смеси ионитов хлорид- и карбонатсодержащими растворами, отличающийся тем, что с целью повышения степени очистки скандия от тория, сорбцию проводят с использованием в смеси низкоосновного анионита в присутствии ионов кальция при мольном отношении кальция к скандию, равном 7.5-15.0, в раствор после сорбции последовательно вводят иодат щелочного металла, хлорид бария и сульфат щелочного металла с получением пульпы, с последующей фильтрацией пульпы, с отделением раствора и осаждением из раствора гидроксида скандия. Известный способ позволяет повысить степень очистки скандия от тория.

Недостатком известного способа является сложность и многоступенчатость процесса, а также недостаточная степень очистки скандия от тория: остаточное содержание тория в скандийсодержащем растворе составляет 0.3 мг/л, что соответствует содержанию тория в скандиевом продукте 0.018%.

Технический результат изобретения - повышение чистоты скандийсодержащего продукта по торию.

Технический результат достигается тем, что сорбцию тория из скандийсодержащего раствора проводят ионитом, полученным в результате полимеризации акрилата скандия в присутствии стирола и дивинилбензола.

Акрилат скандия получали следующим путем. 2 г нитрата скандия (III) растворяли в 20 мл дистиллированной воды. В полученный раствор при непрерывном перемешивании приливали 5% раствор аммиака. Количество гидроокиси аммония брали в 10%-ном избытке от стехиометрии нижеприведенной реакции. Непосредственно при смешении растворов происходило образование гидроокиси скандия по реакции Sc(NO₃)₃+3NH₄OH→Sc(OH)₃+3NH₄NO₃. Выпавший осадок гидроокиси скандия промывали водой до нейтральной реакции промывных вод, отфильтровывали. Затем к свежеполученной гидроокиси скандия добавляли 10 мл этанола и при непрерывном перемешивании приливали в 3-кратном избытке от стехиометрии раствор акриловой кислоты. При этом одновременно происходило растворение гидроокиси скандия и затем образование осадка акрилата скандия по реакции Sc(OH)₃+3CH₂=CHCOOH→(CH₂=CHCOO)₃Sc+3H₂O. Полученный осадок фильтровали, промывали этанолом и сушили.

Сополимер акрилата скандия со стиролом и дивинилбензолом получали следующим способом. 0,2 г акрилата скандия растворяли в 40 мл этанола при нагревании. Охлаждали до комнатной температуры. К полученному раствору добавляли 0,18 мл стирола, 10% масс. дивинилбензола и 1% масс. 2,2-азо-бис-изобутиронитрила. Реакционную массу переносили в ампулу. Проводили дегазацию в вакууме и затем запаивали ее. Ампулу помещали в термостат при t=70°C. Выдерживали в течение 11 часов. Охлаждали до комнатной температуры. Полученный спиртовой раствор сополимера переносили на фильтр. Промывали свежими порциями этанола, фильтровали. Сополимер сушили в вакууме.

Для получения ионита десорбировали ионы скандия из сополимера обработкой его раствором 6 моль/л HCl. В колбу помещали 200 мг сополимера, добавляли 20 мл раствора HCl и перемешивали 10 часов. Затем раствор сливали, добавляли 20 мл кислоты и перемешивали 8 часов. Раствор с ионитом переносили на фильтр, промывали свежими порциями соляной кислоты, потом этанолом и сушили в вакууме.

Пример 1.

Сорбцию тория из раствора, содержащего 84 мг/л скандия и 0.89 мг/л тория, проводили ионитом, полученным в результате полимеризации акрилата скандия в присутствии стирола и дивинилбензола. В результате был получен раствор, содержащий 40 мг/л скандия и 0.11 мг/л тория. Содержание тория в скандийсодержащем продукте составляет 2.8·10^-4%.

Пример 2.

Сорбцию тория из раствора, содержащего 78 мг/л скандия, 213 мг/л алюминия, 617 мг/л кальция, 346 мг/л железа и 2.57 мг/л тория, проводили ионитом, использованным в примере 1. В результате был получен раствор, содержащий 31 мг/л скандия, 91 мг/л алюминия, 265 мг/л кальция, 117 мг/л железа и 0.57 мг/л тория. Содержание тория в скандийсодержащем продукте составляет 1.8·10^-3%.

Таким образом, приведенные примеры показывают, что способ очистки скандия от тория с использованием ионита, полученного в результате полимеризации акрилата скандия в присутствии стирола и дивинилбензола, позволяет повысить степень очистки скандия от тория по сравнению с известными способами и уменьшить содержание тория в скандийсодержащем продукте в 10÷64 раза в зависимости от состава исходного водного раствора.