Способ извлечения катионов иттербия из водных растворов солей

Изобретение относится к извлечению иттербия из бедного или техногенного сырья с помощью метода ионной флотации, в частности к способу извлечения катионов иттербия из водных растворов солей. Способ включает ионную флотацию с использованием в качестве собирателя ПАВ анионного типа. В качестве собирателя используют додецилсульфат натрия с концентрацией, которая соответствует стехиометрии реакции: Me⁺³+SDS^-=Me[DS^-]₃, где Me⁺³ - катион иттербия, DS^- - додецилсульфат-ион. При этом ионную флотацию осуществляют при pH 8,0-8,5. Техническим результатом является увеличение степени извлечения иттербия и уменьшение затрат собирателя. 1 ил., 1 табл.

 

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 тяжелых металлов» для таких металлов, как серебро, свинец, никель и платина, с применением ионной флотации, где в качестве собирателя использован изопропилметилэтилкарбамат (патент № WO 9217614, опубл. 15.10.1992).

Недостатком способа является недостаточно полное извлечение ионов металлов из растворов.

Известен способ извлечения бериллия, стронция, бария, цинка и кадмия, где в процессе флотации в качестве собирателя применяли додецилсульфат калия (Скрылев Л.Д., Дашук Л.А. Влияние концентрации водородных ионов на процесс флотационного выделения ионов щелочноземельных металлов, собранных с помощью лаурата, тридеканата и миристата калия // Известия Вузов СССР «Химия и химическая технология», №2, 1975, с.43-46).

Недостатком способа является недостаточно полное извлечение катионов металлов из растворов с применением собирателей различного типа.

Известен «Способ извлечения катионов иттербия из водных растворов солей флотацией» (Szeglowski Z., Bittner-Jankowska M., Mikulski J. Ion flotation of the rare-earth elements) (Пенная ионная флотация некоторых редкоземельных элементов) // Nucleonika, 1973, v.18, №7, p.299-307), где использовано в качестве собирателя анионогенное поверхностно-активное вещество (ПАВ) - тетрадецилсульфат натрия. Флотационное извлечение проводили из водных растворов в присутствии хлорида аммония и лимонной кислоты. Извлечение иттербия в данном случае составляло 96%. Указанный способ не дает полного извлечения катионов иттербия из растворов его солей.

Техническим результатом изобретения является повышение технико-экономических показателей процесса - увеличение степени извлечения, уменьшение затрат используемого собирателя.

Технический результат достигается тем, что в способе извлечения катионов иттербия из водных растворов солей, включающем ионную флотацию с использованием в качестве собирателя ПАВ анионного типа, в качестве собирателя используют додецилсульфат натрия в концентрации, соответствующей стехиометрии реакции:

Me⁺³+SDS^-=Me[DS^-]₃,

где Ме⁺³ - катион иттербия, DS^- - додецилсульфат-ион, при этом ионную флотацию осуществляют при pH 8,0-8,5.

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

Концентрация додецилсульфата натрия, соответствующая стехиометрии реакции:

Me⁺³+SDS^-=Me[DS^-]₃,

где Me⁺³ - катион иттербия, DS^- - додецилсульфат-ион, позволяет увеличить степень извлечения иттербия при ионной флотации и уменьшить затраты додецилсульфата натрия. Параметром извлечения иттербия является коэффициент распределения К_р. Величину К_р извлекаемого иона между водной и органической фазами рассчитывали по отношению концентрации [Ме⁺³] (Yb⁺³) в пене к концентрации [Ме⁺³] в камерном остатке соответственно формуле: K_p=[Me⁺³]_org/[Me⁺³]_aq. Получено экспериментально.

Экспериментально установлено, что величина коэффициента распределения иттербия между водной и органической фазами зависит от pH раствора. Осуществление ионной флотации при pH 8,0-8,5 также обеспечивает увеличение степени извлечения иттербия до 99% и уменьшение затрат додецилсульфата натрия.

Способ извлечения катионов иттербия из водных растворов солей поясняется примером. Процесс ионной флотации осуществляют в высокопроизводительном аппарате - лабораторной флотомашине механического типа 137 В-ФЛ, с объемом камеры 1,0 дм³, требующей небольшой объем производственных площадей. Для наиболее полного выделения катионов иттербия, в качестве модельного процесса, использовали 200 мл водного раствора нитрата иттербия (III) с концентрацией 0,001 моль/л. В качестве ПАВ использовали додецилсульфат натрия, концентрация которого соответствовала стехиометрии реакции. Полученный раствор (пенный продукт) и раствор, оставшийся в кювете после проведения флотации (камерный остаток), анализировали на содержание иттербия. В Таблице представлены экспериментальные данные по флотации катионов иттербия из растворов его нитратных солей с применением додецилсульфата натрия. На чертеже представлена зависимость коэффициентов распределения ионов иттербия от pH водных растворов солей. Эксперимент показал, что при значении pH 8,0-8,5 извлечение катионов иттербия из раствора достигает 99%.

Таблица
pH	[Yb+3] в камерном остатке, 104· моль/л	[Yb+3] в пене, 104· моль/л	Kраспред.
1,9	6,59	15,57	2,36
3,0	3,41	20,32	5,97
3,5	3,43	23,34	6,81
4,0	2,62	23,71	9,07
4,6	2,73	22,38	8,20
5,0	2,23	21,19	9,51
5,5	2,69	24,83	9,22
6,0	1,79	24,60	13,77
6,4	0,25	24,03	95,42
7,1	0,07	18,46	281,39
7,4	0,06	19,56	365,37
8,3	0,05	22,66	403,74

Способ извлечения катионов иттербия из водных растворов солей, включающий ионную флотацию с использованием в качестве собирателя ПАВ анионного типа, отличающийся тем, что в качестве собирателя используют додецилсульфат натрия с концентрацией, которая соответствует стехиометрии реакции: Me⁺³+3DS^-=Me[DS^-]₃, где Me⁺³ - катион иттербия, DS^- - додецилсульфат-ион, при этом ионную флотацию осуществляют при pH 8,0-8,5.