СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЛЮТЕЦИЯ (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 извлечения цинка и меди пенной флотоэкстракцией, где в качестве собирателя использовали нафтенат натрия (Демидов В.Д., Воронин Н.Н., Черкасов А.Е. Комбинированная флотационно-экстракционная технология переработки растворов. Цветные металлы, №10, 1995, С. 64-67.).

Недостатком способа является недостаточно полное извлечение катионов металлов из растворов в сложном процессе, включающем две стадии: флотацию и экстракцию.

Известен способ извлечения цинка и меди методом флотоэкстракции (Y.S. Kim, J.H. Shina, Y.S. Choia, W. Lee, Y.I. Lee Determination of Zinc and Lead in water samples by solvent sublation using ion pairing of metal-naphthoatecomplexesand tetra-n-butylammoniumion. Bull. Korean Chem. Soc. 2001. V. 22. P. 821-826) с применением в качестве собирателя нафтенатных комплексов и ионов тетрабутиламмония.

Недостатком способа является недостаточно полное извлечение ионов металлов из раствора.

Известен также способ сорбционного извлечения РЗЭ из экстракционной фосфорной кислоты (Э.П. Локшин, В.И. Иваненко, О.А. Тареева и др. Извлечение лантаноидов из фосфорнокислых растворов с использованием сорбционных методов. // ЖГГХ, 2009, т. 82, №4, с. 544-551), с использованием сорбентов на основе гидратированного фосфата титанила.

К недостаткам способа следует отнести невысокое извлечение РЗЭ (не более 55%) и необходимость проведения предварительной нейтрализации исходного раствора, что усложняет процесс переработки.

Известен способ сорбционного извлечения РЗЭ из растворов (патент RU №2484162, опубл. 10.06.2013), включающий сорбцию катионитом.

Недостатками способа являются недостаточная сорбционная емкость катионита, низкая его селективность, а значит и сложная последующая операция доведения чернового концентрата РЗЭ до товарной продукции, а также низкая степень извлечения РЗЭ (60%) и значительная продолжительность процесса.

Известен способ извлечения катионов металлов в виде комплексных хлор-ионов методом флотоэкстракции (Elhanan J., Karger В. Solvent sublation of iron (III) chloride. Anal. Chem. 1968. V. 41. №4. P. 671-674), принятый за прототип. Флотоэкстракционное извлечение проводили из водных растворов с применением в качестве органической фазы анизола. В качестве собирателя использовали три-октиламин-гидрохлорид.

Недостатками способа является низкое извлечение катионов металлов около 40%.

Техническим результатом является увеличение степени извлечения лютеция.

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 Lu+3+3DS^-=Lu[DS]3,

где Lu+3 - катион лютеция,

DS - додецилсульфат-ион,

при этом флотоэкстракцию осуществляют при рН не более 7,9 и соотношении органической и водной фаз 1:20.

Способ поясняется следующей фигурой:

фиг. 1 - график распределения коэффициента распределения Lu (III) в системе Lu(NO₃)₃-NaDS-H₂O.

Способ осуществляют следующим образом. К водному раствору соли лютеция (III) добавляют собиратель - поверхностно-активное вещество (ПАВ) анионного типа, перемешивают на магнитной мешалке в химическом стакане, доводят рН до значения не более 7,9. В качестве ПАВ анионного типа используют додецилсульфат натрия, концентрация которого соответствует стехиометрии указанной реакции:

Lu⁺³+3DS^-=Lu[DS]₃,

где Lu⁺³ - катион лютеция,

DS^- - додецилсульфат-ион,

К водной фазе сверху флотоэкстракционной колонки добавляют органическую фазу непосредственно перед проведением процесса флотоэкстракции. В качестве органической фазы используют изооктиловый спирт, в соотношении органической и водной фазы 1:20. Флотоэкстракцию проводят в течение не более 15 мин. После флотоэкстракции раствор анализируют фотометрическим методом на приборе КФК - 3 КМ на содержание катионов лютеция (III).

Способ поясняется следующими примерами. Проводят флотоэкстракцию в колонке, выполненной в виде цилиндра, дном которого служил фильтр Шотта. К 200 мл раствора нитрата лютеция концентрацией 0,001 моль/л добавляли ПАВ анионного типа додецилсульфат натрия в количестве, соответствующем концентрации 0,003 моль/л. рН водного раствора доводили до значения не более 7,9. Раствор переливали в колонку, добавляли 10 мл органической фазы изооктилового спирта и проводили процесс флотоэкстракции в течение 15 мин.

Для того, чтобы установить оптимальное соотношение органической и водной фаз, проводились эксперименты при следующих их соотношениях: 1:5, 1:10, 1:15, 1:20, 1:30.

В частности, соотношение 1:5 - обозначает, что водной фазы было 200 мл, а органической - 40 мл. При этом, процесс флотоэкстракции при соответствующем анализе водной фазы оказался неэффективным, т.е. извлечение катионов лютеция было незначительным. Этот результат касается и других соотношений, что приведено в таблице. Как было нами доказано, что наиболее эффективным соотношением органической и водной фаз является соотношение 1:20.

После флотоэкстракции раствор, оставшийся в колонке, анализировали на содержание катионов лютеция (III). Эксперимент показал, что при значении рН не более 7,9 извлечение катионов лютеция (III) из раствора достигает не менее 99%.

На фиг. 1 представлена зависимость коэффициентов распределения ионов лютеция (III) от рН водных растворов солей.

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