Спосіб добування скандію

1 Спосіб добування скандію, що включає обробку розчину, який містить уран, торій і скандій, сумішшю різнорадикальних похідних фосфорної кислоти з наступною реекстракцією компонентів, який відрізняється тим, що обробку розчину, який містить уран, торій і скандій, здійснюють сумішшю різнорадикальних похідних фосфорної кислоти, яка складається з фосфіноксиду різнорадикального, диїзооктилметилфосфонату і триалкілметиламонійнітрату при співвідношенні компонентів 1 (0,5 - 2) (1 - 3,3) у розріджувачі, з рафінаду вилучають скандій бінарною сумішшю фосфіноксиду різнорадикального і диїзооктилметилфосфонату при співвідношенні компонентів 1 (0,5 - 1) у розріджувачі, а з органічної фази реекстрагують торій спочатку розчином карбонату амонію, а потім рафінадом, що залишився після вилучення скандію 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що обробку розчинів сумішшю різнорадикальних похідних фосфорної кислоти здійснюють за 9 - 10 ступенів протитечійної екстракції 3 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що для реекстракцм торію беруть розчин з масовою часткою карбонату амонію 15 - 20% Винахід належить, до гідрометалургії рідкісних і розсіяних елементів і може бути використаний для вилучення скандію при переробці уранових руд і концентратів Екстракційний метод широко застосовується для відділення скандію від важко відокремлюваних домішок і для вилучення скандію й інших цінних компонентів з розведених розчинів Він має ряд переваг відносно інших методів простий в апаратурному оформленні, високопродуктивний, досить ефективний і дозволяє звільнитися від багатьох домішок Найбільш старий екстракційний спосіб очищення скандію від домішок заснований на екстракції роданідного комплексу можливої сполуки H[Sc(CNS)4] діетиловим ефіром із хлоридних або нітратних розчинів Цей метод очищення скандію від домішок, в тому числі від Th, Zr, Ті, La тощо, досить ефективний Для підвищення проценту вилучення скандію спочатку екстракцію ведуть з кислого розчину, в ефірний шар разом зі скандієм переходять цирконій, гафній і титан При обробці ефірного шару насиченим розчином роданіду амонію з додаванням аміаку при рН = 3,5 домішки переходять у водну фазу Для остаточного очищення від Ті І Zr та інших домішок ефірний шар обробляють 45%-ним розчином NH4CNS, після чого в ньому залишається тільки скандій, який реекстрагують багаторазовою водною обробкою Зазначеним шляхом із препарату, що містить 70 80% SC2O3, вдається одержати оксид скандію, що практично не містить РЗЕ, Zr, Hf та інших домішок Недоліками цього способу є велика витрата роданіду амонію та вогненебезпечність діетилового ефіру, його наркотичні властивості Відомий спосіб добування скандію з ВІДХОДІВ виробництва урану За технологічною схемою, яка реалізована в США на урановому заводі в СолтЛейк-Сіті, одержують розчини, в яких поряд з ураном міститься «0,001 г/л SC2O3 При екстракції урану 0,1 М розчином додецилфосфорної кислоти в гасі Sc переходить в органічну фазу разом з U, Th, Ті Уран реекстрагують 10н НСІ Скандій залишається в органічній фазі і поступово концентрується до «0,1 г/л SC2O3 разом з Th і Ті Екстрагент регенерують і плавиковою кислотою вимивають Sc і Th Отриманий фторидний кек містить -10% SC2O3 і -20% ThO2, який піддають подальшій переробці з метою одержання SC2O3 високого ступеня чистоти В Австралії для вилучення скандію використовують сірчанокислі розчини після виділення з них урану Екстрагують скандій 0,1 М розчином ди-2 CO 00 1^ Ю 45783 етилгексилфосфорної кислоти (Д2ЕГФК) у гасі з додаванням 4%-ного нонілового спирту (щоб не утворювалася емульсія) Цим способом скандій вилучається на 80% Для вилучення урану з руд на заводі Порт-Пірі (Австралія), використовують екстракцію його із сірчанокислих розчинів Д2ЕГФК Після реекстракцм урану в екстрагенті накопичуються домішки, у тому числі і скандій Для очищення екстрагента від домішок застосовують содову обробку, у результаті якої одержують кек, що містить до 0,14% Тп, 0,14% Sc, 0,3% Ті, 24% U3O8, 38% Fe 3 цього кеку вилучають 90% Sc (Химия и технология редких и рассеянных элементов, часть II, под редакцией чл -корр АН СССР К А Большакова, Москва, 1976г, с 27 - 36) Недоліками названих способів є громіздкість і багато стадійність, що однак не забезпечує значного вилучення скандію Як прототип, з відкритих джерел науковотехнічної інформації вибрано спосіб виділення скандію з розчинів, що містять уран, торій і скандій (М Л Навтанович, А С Черняк, Ю Е Сутырин Журнал прикладной химии, 38, № 2, с 345, 1975г) Виділення скандію з розчинів, що містять уран, торій і скандій, здійснюють використовуючи додецилфосфорну кислоту 3 розчинів, що містять до 0,001 г/л Sc, разом з торієм й ураном скандій екстрагується не повністю Реекстрагують уран 10н соляною кислотою, скандій і торій плавиковою кислотою Скандій вилучають з бідних розчинів сумішшю алкілфосфорних кислот, що дозволяє вилучити 80 - 97% скандію з продукту, що містить 0,3 - 0,4% Sc Спільними ознаками з винаходом, що заявляється, є обробка розчинів, що містять уран, торій і скандій, сумішшю різнорадикаль-них похідних фосфорної кислоти з наступною реекстракцією компонентів Причинами, які перешкоджають одержанню потрібного технічного результату є неповне вилучення скандію з розчинів, що містять уран, торій і скандій В основу винаходу поставлена задача у способі добування скандію з розчинів, що містять уран, торій і скандій, шляхом зміни параметрів процесу забезпечити зменшення втрат скандію на стадії очистки розчинів від урану та торію, а також підвищити масову частку вилучення скандію на стадії екстракційного виділення скандію Поставлена задача вирішується тим, що у способі добування скандію, який включає обробку розчину, що містить уран, торій і скандій, сумішшю різнорадикальних похідних фосфорної кислоти з наступною реекстракцією компонентів, згідно з винаходом, обробку розчину, що містить уран, торій і скандій, здійснюють сумішшю різнорадикальних похідних фосфорної кислоти, яка складається з фосфіноксоду різнорадикального (ФОР), диїзооктилме-тилфосфонату (ДиОМФ) і триалкілметиламонійнітрату (ТАМАН) при співвідношенні компонентів 1 (0,5 - 2) (1 - 3,3) у розріджувачі, з рафінату вилучають скандій бінарною сумішшю фосфіноксиду різнорадикального і диїзооктилметилфосфонату при співвідношенні компонентів 1 (0,5 - 1) у розріджувачі, а з органічної фази реекстрагують торій спочатку розчином карбонату амонію, а потім рафінатом, що залишився після вилучення скандію Згідно З винаходом, обробку розчинів сумішшю різнорадикальних похідних фосфорної кислоти здійснюють за 9 - 10 ступенів протиточної екстракції Згідно З винаходом, для реекстракцм торію беруть розчин з масовою часткою карбонату амонію 15-20% Далі винахід ілюструється прикладами конкретної реалізації Для того, щоб вибрати співвідношення ФОР, ДиОМФ і ТАМАН для ефективної екстракції урану і торію була проведена серія лабораторних досліджень Розчини, одержані після розчинення чорнового концентрату скандію, що містили 0,7 -1г/л скандію, 3 - 5г/л торію, 0,3 - 0,8г/л урану, 8 - 12г/л РЗЕ, 230 - 300г/л HNO3, 10 - 30г/л Р2О5 спочатку обробляли потрійною сумішшю екстрагентів ФОР, ДиОМФ і ТАМАН за 9 - 10 ступенів протиточної екстракції Екстракцію проводили при співвідношенні органічної і водної фаз 1 З У прикладах 1 - 4 таблиці 1 наведено приклади, які підтверджують досягнення технічного результату зменшення втрат скандію на стадії очистки розчинів від урану та торію У прикладі 5 наведено дані екстракції стандартною сумішшю, яка містить 10% трибутилфосфату (ТБФ) і 10% ФОР У цьому випадку разом із ураном і торієм вилучається і втрачається 37,5% скандію Застосування потрійної суміші екстрагентів, що заявляється, замість традиційної бінарної дозволяє при практично однакових показниках по виділенні урану і торію значно знизити втрати скандію з 37,5 % до 2,5 - 4,4% З рафінату екстракції урану і торію, одержаного у прикладах 1 - 4 екстрагували скандій бінарною сумішшю екстрагентів ФОР і ДиОМФ Екстракцію вели при співвідношенні фаз 0 В = 1 1 і числі ступенів протиточної екстракції п - 9 У прикладі 1 при співвідношенні екстрагентів 1 1 (10% ФОР + 10% ДиОМФ) вилучається 99,35% скандію У прикладі З, коли склад бінарної суміші виходить за межі заявленого інтервалу, вилучається лише 98,53% скандію (за прототипом (приклад 4) вилучення скандію з розчинів досягає 98,64%) Приклад 6 Після екстракції урану і торію насичену і промиту водою органічну фазу, що містила 2% ФОР + 2% ДиОМФ + 6% ТАМАН, а також 11,85г/л торію, 1,49г/л урану, 0,06г/л скандію, реекстрагували 20% розчином карбонату амонію, а потім - рафінатом після екстракції скандію Результати приведені в прикладі бтабл 2 Реекстракцію проводили при співвідношенні фаз О В = 1 1 у З стадії протитоком Приклад 7 Реекстрагування торію здійснювали так, як описано у прикладі 6, за винятком того, брали 15%-ний розчин карбонату амонію Результати приведені у прикладі 7 таблиці 2 Як видно з табл 2 досягти повноти реекстракцм торію з використанням карбонату амонію не представляється можливим Обрані межі співвідношення ФОР, ДиОМФ і ТАМАН при першій екстракції забезпечують високий процент екстракції урану і торію при незначній екстракції скандію Отже, при першій екстракції досягають достатньо повного відокремлення скандію без значних втрат цього рідкісного елемента При вилученні скандію бінарною сумішшю фо 45783 сфіноксиду різнорадикального (ФОР) і диїзооктил92%), а потім рафінатами після реекстракціи сканметилфосфонату (ДиОМФ) з рафінату, одержанодію для остаточного вилучення торію Крім того, го після екстрагування урану і торію, заявлені КІЛЬзастосування рафінатів після реекстракціи скандію КОСТІ компонентів у складі екстрагенту обумовлені в якості реекстрагуючого розчину дозволить витягтим, що зі зниженням умісту ФОР знижується вити з них ФОР і ТАМАН, які знаходяться там за ралучення скандію, а з підвищенням - збільшується хунок розчинення й емульгування У цьому випадвилучення рідкісноземельних елементів Це не ку відбувається також підкислення органічної фази дозволяє одержати надалі кондиційний оксид скаперед першою екстракцією, що дозволяє відмовиндію тися від операції підкислення, заощаджувати азотну кислоту Так, у лабораторних умовах після Застосування в якості додаткового реекстраконтактування рафінатів екстракції скандію з оргагуючого розчину рафінатів після реекстракціи сканічною фазою, що містила 1% ФОР + 1% ДиОМФ + ндію дозволяє практично цілком реєкстрагувати 6% ТАМАН склад органічної фази змінився і став торій з органічної фази і забезпечує можливість таким 2% ФОР, 1,5% ДиОМФ, 6 (5,98)% ТАМАН ефективного добування торію Тому що рафінати після реекстракціи скандію Співвідношення фаз при реекстракцм було 0 В повинні надходити на подальше добування з них = 1 1, а на стадії реекстракцм рафінатами - 3 1 РЗЕ, то для впровадження запропонована схема Таким чином, змінюючи співвідношення фаз на двостадійної реекстракцм торію Спочатку органічпершій і другій реекстракцм можна уникнути добана фаза реекстрагується розчином карбонату вок порцій свіжого екстрагента ФОР або ДиОМФ амонію для вилучення основної маси торію (90 Таблиця 1 [жсжрт-ування уршіу 1 торі то га г, І£ а а. F й і Инлучеїт ортта ніч Співвідношення ною фаяою, '¥с CKCTparc-Fiiie P:ZtaO№frTAMAH 1 : 0,5 : 2 2 Масовп ч«;т»гя Р Вы LCI у рифІлЗГГІ, Г/л оргаЕіічнііі фіпі, И • U Sc 93,6 ФЯ,Й75 і -.і г 4,2$ 1 1 3 j VeeBTCTpuc^ IS&H ня иітіШЛІК* 0,002 Sc І&Ф ЛнОМФ 10 10 0,00Ь 3,7S L 0,G7:3h3 5 1(ЛЬФОР+10%ТЕФ 99 Ч 6 98,0 0,004 0,04 0,G8 5 4 h 44 99,6 >=; S L 0 h 0l 0 fl,(M5 0,004 4 ^ ФОР КЗ Th 0h002 0,0 L 0,66 10 37,5 0,002 o,os 0,5 а *£ а5 ' »^, 0 ч 005 as64 *39,23 Таблиця 2 № пр 6 7 Розчин для реекстрагування торію 20% (NH4)2CO3 рафінат після вилучення скандію 15%(NH4)2CO3 рафінат після вилучення скандію Уміст торію в орг фазі після Вилучено торію, % реекстрагування, г/л 0,85 92,83 0,02 99,83 0,84 92,91 0,02 99,83 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044)456-20- 90 ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)216-32-71