способ извлечения катионов лантана la+3 из водных растворов

Формула изобретения

Способ извлечения катионов лантана La⁺³ из водных растворов солей, включающий ионную флотацию с использованием в качестве собирателя ПАВ анионного типа, отличающийся тем, что в качестве собирателя используют додецилсульфат натрия в концентрации, соответствующей стехиометрии реакции:

La⁺³ +3NaDS=La[DS]₃+3Na⁺,

где La ⁺³ - катион лантана;

NaDS - додецилсульфат натрия,

при этом ионную флотацию осуществляют при рН 7,8-8,1.

Описание изобретения к патенту

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 ионов никеля (II) методом ионной флотации, в котором в качестве собирателя использовали анионное поверхностно-активное вещество сульфонол - натрий алкилбензолсульфонат на основе парафинов общей формулы C_nH_2n+1 C₆H₄SO₃Na, где n=10-14 (Зубарева Г.И., Богомягков А.Б., Маслов А.В., Зубарев М.П. Изучение взаимодействия никеля (II) с сульфонолом в водном растворе при ионной флотации // Известия ВУЗов. Цветная металлургия, № 4, 2002, с.4-6). Максимальное извлечение катионов исследуемого металла наблюдается при рН более 2.

Недостатком способа является достаточно низкая степень извлечения катионов металла.

Известен способ извлечения ионов кобальта, где в качестве собирателя использовали поверхностно-активные вещества двух типов:, катионные - хлорид цетилпиридиния, бромид цетилтриметиламмония, додециламмоний и анионное - додецилсульфат натрия (Зоубоулис А.И., Матис К.А., Соложенкин П.М., Небера В.П. Флотация ионов кобальта из водных растворов // Цветные металлы, № 12, 2002, с.10-12). Концентрация додецил амина составляла 5 мг/л, додецилсульфата натрия - 50 мг/л. Наибольшее извлечение наблюдается при рН 3-10 при флотации додецилом амина.

Недостатком способа является необходимость предварительного осаждения катионов кобальта и недостаточно полное их извлечение с применением собирателей различного типа.

Известен способ извлечения редкоземельных элементов из водных растворов (авт.св. SU № 1691307, опубл. 15.11.1991 г.), принятый за прототип. Способ включает введение в раствор реагента-собирателя, продувание раствора воздухом и отделение образовавшегося осадка. В качестве реагента-собирателя используют 0,07-0,13%-ные водные растворы натриевых солей диалкилфосфиновых кислот, содержащих в алкильной цепи от 8 до 10 атомов углерода в количестве 3 моль на 1 моль РЗМ. Процесс ведут из растворов при рН=1-2 и температуре 10-60°С.

Недостатками способа является недостаточно полное извлечение катионов лантана из водных растворов и возможность извлечения только из кислых сред.

Техническим результатом изобретения является увеличение степени извлечения лантана.

Технический результат достигается тем, что в способе извлечения катионов лантана La⁺³ 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 химической реакции:

La⁺³+3NaDS=La[DS]₃+3Na ⁺,

где La⁺³ - катион лантана, NaDS - додецилсульфат натрия, при этом ионную флотацию осуществляют при рН=7,8-8,1.

Использование в качестве собирателя ПАВ анионного типа додецилсульфата натрия обеспечивает увеличение степени извлечения лантана La⁺³ при ионной флотации, уменьшение затрат используемого собирателя. Додецилсульфат натрия сочетает в себе свойства как собирателя, так и вспенивателя, легко регенерируется. В растворе катионы лантана La⁺³ образуют с додецилсульфатом натрия прочные комплексы, которые вследствие гидрофобности алкильных радикалов переходят в пенную фазу.

Концентрация додецилсульфата натрия, соответствующая стехиометрии реакции:

La⁺³+3NaDS=La[DS] ₃+3Na⁺,

где La⁺³ - катион лантана, NaDS - додецилсульфат натрия, позволяет увеличить степень извлечения лантана La⁺³ при ионной флотации и уменьшить затраты додецилсульфата натрия. Параметром извлечения лантана La⁺³ является коэффициент распределения К _р. Величину К_р извлекаемого иона между водной и органической фазами рассчитывали по отношению концентрации [La⁺³] в пене к концентрации [La⁺³] в камерном остатке соответственно формуле: K=[La⁺³]_org /[La⁺³]_aq.

Экспериментально установлено, что величина коэффициента распределения катионов лантана La⁺³ между водной и органической фазами зависит от рН раствора. Осуществление ионной флотации при рН=7,8-8,1 также обеспечивает увеличение степени извлечения лантана La ⁺³ до 98% и уменьшение затрат додецилсульфата натрия.

Способ извлечения катионов лантана La⁺³ из водных растворов солей поясняется примером. Процесс ионной флотации осуществляют в высокопроизводительной лабораторной флотомашине механического типа 137 В-ФЛ с объемом камеры 1,0 дм³ . Для наиболее полного выделения катионов лантана La⁺³ , в качестве модельного процесса, использовали 200 мл водного раствора нитрата лантана (III) с концентрацией 0,001 моль/л. В качестве ПАВ использовали додецилсульфат натрия, концентрация которого соответствовала стехиометрии реакции. Полученный пенный продукт и раствор, оставшийся в кювете после проведения флотации (камерный остаток), анализировали на содержание катионов лантана La⁺³. На Фиг.1 представлена зависимость коэффициентов распределения катионов лантана La⁺³ от рН водных растворов солей. На Фиг.2 представлены экспериментальные данные по флотации катионов лантана La⁺³ из растворов его нитратных солей с применением додецилсульфата натрия. Эксперимент показал, что при значении рН=7,9 извлечение катионов лантана La⁺³ из раствора достигает 98%.