Ионный обмен
Метод применяют: а) для выделения соединения скандия из разбавленного раствора; б) для очистки растворов соединений скандия от примесей. С целью повышения эффективности при очистке скандия от наиболее трудно отделяемых примесей (РЗЭ, Y, Тh) применяют сочетание ионообменного разделения на катионитах с комплексообразованием (при десорбции). Хорошие десорбенты — лимонная кислота и этилендиаминтетрауксусная кислота. Устойчивость комплексных соединений повышается в ряду Lа < Y < Уb < Sс, так что при десорбции в первую очередь вымывается скандий. Процесс включает:
1) пропускание раствора с разделяемой смесью через колонку со смолой в аммонийной или водородной форме (стадия сорбции):
Sс3+ + ЗNН4R ↔SсR3 + ЗNН+4;
2) десорбцию ионов раствором лимонной кислоты (или ЭДТА):
SсR3 + 2Н3С6Н507 ↔ Н3[Sс(С6Н5О7)2] + ЗНR
Экстракция
Один из наиболее разработанных способов - экстракция роданидного комплекса Н[Sс(СNS)4] диэтиловым эфиром из хлоридных или нитратных растворов. Как видно, коэффициенты распределения скандия и ряда сопуствующих элементов сильно различаются (рН = 3,5):
Перед экстракцией Fе(+3) восстанавливают до Fе(+2). Скандий реэкстрагируют, многократно обрабатывая экстракт водой. Недостаток способа - огнеопасность экстрагента, большой расход роданида аммония.
Другие экстрагенты, применяемые в технологии скандия: ТБФ, диалкильные эфиры алкилфосфорной кислоты (ДААФ), Д2ЭГФК и др. Экстракцию скандия ТБФ и ДААФ проводят в сильнокислых средах в присутствии высаливателей (хлориды или нитраты кальция и магния). Экстракция скандия ТБФ из хлоридных растворов протекает с образованием сольватов SсСl3 • хТБФ (х меняется от 2 до 3 в зависимости от условий кислотности и наличия высаливателей). Коэффициент распределения скандия при экстракции ТБФ из 6 Н.НС1 составляет 3,2, иттрия - 0,001 (т.е. коэффициент разделения равен 3200). Реэкстрагируют скандий разбавленной НСl.
Алкилфосфорные кислоты имеют меньшую селективность, чем ТБФ, и вместе со скандием экстрагируют цирконий, торий, титан, железо, уран и др. Поэтому такие экстрагенты применяют главным образом для выделения скандия из бедных (кислых или нейтральных) растворов с целью концентрирования. Из нейтрального раствора экстракция протекает по катионообменному механизму за счет образования соли скандия с органической кислотой, растворимой в этой кислоте:
nSC3+ + 3HnX ↔ SспХ3 +ЗnН+,
где НnХ - алкилфосфорная кислота. Недостаток способа -реэкстрагировать скандий можно лишь плавиковой кислотой или раствором щелочи, в результате чего получается трудно фильтрующийся осадок SсF3 или Sс(ОН)3.
Примеры переработки скандийсодержащего сырья
Переработка тортвейтита. Существуют следующие способы:
кислотные (вскрытие НСl, Н2SО4, NН4НF2, плавиковой
кислотой);
2) щелочные (сплавление с NаОН, спекание с Nа2СО3)
карбидный;
хлорирование.
Кислотное вскрытие требует многократного повторен» процесса. При высокотемпературном вскрытии щелочью и/ содой
Sс2О3 • 2SiO2 + 2Nа2СО3 = Sс2О3 + Nа2SiО3 + 2CО2
скандий остается после водного выщелачивания спека в остатке. Остаток растворяют в НС1; аммиаком осаждают гидро-ксид скандия. Растворяя гидроксид в 6 - 8 н. НСl и экстрагируя эфиром, отделяют железо. Остальные примеси отделяют, экстрагируя эфиром роданид скандия. После отгонки эфира скандий осаждают в виде двойного тартрата с аммонием; извлечение равно 96 %.
Карбидный способ заключается в образовании карбидов в результате нагревания при 1800 - 2100°С смеси минерала и древесного угля (соотношение 1:1,2). При обработке карбидов соляной кислотой в раствор переходят Sс, РЗЭ, Аl, Fе,Ti, Zr. Карбид кремния соляная кислота почти не разлагает. Из раствора осаждают оксалат скандия, после повторного переосаждения получают богатый скандиевый концентрат, содержащий 10 % оксидов РЗЭ. Дальнейшую очистку ведут дробным осаждением гидроксидов и ионным обменом.
При переработке хлорированием тортвейтит в смеси с углем нагревают в токе хлора при 900 - 1000 °С. Различие I температур кипения и конденсации хлоридов элементов, составляющих минерал, дает возможность их разделить в процессе конденсации. Хлориды Si, Zr, Аl, Fе, Тi конденсируются ниже 400 °С; SсС13 - при 600 - 900 °С; выход равен 87,5 %. В зоне хлорирования в плаве остаются хлориды РЗЭ,
Do'stlaringiz bilan baham: |