ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Методы отделения и очистки скандия от примесей из "Химия и технология редких и рассеянных элементов. Ч.2" Методы отделения и очистки скандия от примесей. Получение чистых соединений скандия — весьма сложная задача. Это связано с тем, что скандий практически не имеет собственных руд и извлекается из комплексного сырья, содержащего много сопутствующих элементов в количествах, значительно превосходящих его содержание. Особенно большие трудности возникают при отделении от скандия РЗЭ иттриевой подгруппы, алюминия, железа, циркония, гафния и тория. Это связано с близостью ионных радиусов и ряда других свойств (см. табл. 6). [c.18] Содержание скандия в продуктах, получаемых при переработке комплексных руд, как правило, не превышает сотых, реже десятых долей процента. Поэтому в большинстве случаев вначале из исходного сырья получают богатые скандиевые концентраты, а из них уже затем выделяют чистые соединения. Для отделения скандия от примесей предложено много методов, использующих некотор.ую, хотя бы небольшую разницу в свойствах соответствующих соединений. [c.18] До настоящего времени большинство предложенных методов было реализовано в лабораторных масштабах, поэтому часто их даже трудно отделить от аналитических. Основные методы отделения скандия от примесей 1) осаждение, 2) конденсация и сублимация 3) ионный обмен 4) экстракция. Отметим, однако, что ни один из перечисленных методов не является строго специфичным для скандия получить его соединения высокой степени чистоты можно, лишь комбинируя и сочетая ряд методов. [c.18] Для отделения скандия от кальция и магния можно использовать не только различие в pH осаждения их гидроокисей (табл. 7) [13]. но и выщелачивание гидроокисей 20%-ным раствором (МН гСОз, что дает возможность извлекать в раствор и эффективно отделять 8с как от больших, так и от малых количеств примеси Са и Mg [6]. [c.19] Однако в избытке щавелевой кислоты и особенно солей аммония и щелочных металлов осаждение неполное вследствие образования комплексного аниона [80(0204)3] [20]. При выделении оксалата скандия, особенно из бедных растворов, более полному осаждению способствует присутствие кальция, играющего роль носителя. При со-осаждении с оксалатом кальция можно выделить скандий на 86% [2, стр. 78]. Однако в этом случае затрачивается много дорогостоящей щавелевой кислоты. Применять щавелевую кислоту для очистки скандия от железа, алюминия и урана рекомендуется на конечных этапах. Осаждение проводят при pH 2—3, в течение 4 ч при 90°. Количество кислоты определяется составом раствора [2, стр. 79]. [c.20] Кипячением раствора разрушают менее прочные комплексные соединения РЗЭ. После охлаждения прибавляют 10%-ный раствор щавелевой кислоты, выделяя в осадок РЗЭ. Скандий в виде более устойчивого комплексного соединения остается в растворе. Трехкратным повторением процесса удается в последней фракции сконцентрировать весь скандий, не содержащий РЗЭ. Вводя в раствор твердую щавелевую кислоту, скандий выделяют в осадок. Недостаток метода — применение дорогостоящих реагентов [20]. [c.20] Изучение условий извлечения скандия карбонатными растворами рис. I) позволило рекомендовать проводить процесс отделения от Ре и Мп при комнатной температуре [17]. Для отделения от Ре, Мп, А1 и Са можно использовать также способность гидроокиси скандия растворяться в растворах соды и карбоната аммония. На рис. 2 приведены кривые растворимости 5с(ОН)з в растворах (МН4)гСОз. Они указывают на понижение растворимости 5с(ОН)з с повышением температуры и увеличение растворимости — с ростом концентрации (МН гСОз [21]. Для более полного извлечения скандия рекомендуется исходный раствор с концентрацией окислов 15—25 г/л нейтрализовать содой или аммиаком до pH 2, а затем постепенно, перемешивая, вливать его в равный объем 20%-ного раствора соды при комнатной температуре. После отделения осадка примесей раствор подкисляют соляной кислотой, кипятят для удаления СОг и аммиаком осаждают гидроокись скандия [21]. [c.21] Недостаток карбонатной обработки — применение большого объема раствора соды или карбоната аммония в связи с умеренной растворимостью соединений скандия в них и плохая фильтруемость осадков 2, стр. 82]. [c.21] Тиосульфатный метод. Чтобы отделить скандий от РЗ элементов иттриевой подгруппы, предложено осаждать основной тиосульфат скандия при кипячении из слабокислых хлоридных или нитратных растворов. РЗЭ в этих условиях остаются в растворе в виде сульфитов. Недостаток метода — необходимость точно соблюдать pH раствора в связи с тем, что из кислых растворов не удается достичь полноты осаждения, а из нейтральных выделяются трудно фильтрующиеся осадки [19]. На степень разделения скандия и РЗЭ большое влияние оказывает их исходное соотношение. При большом избытке РЗЭ значительная часть скандия остается в растворе вместе с РЗЭ [2, стр. 101]. [c.22] Во всех случаях потеря скандия с осадком фторидов может быть очень большой она зависит не только от соотношения разделяемых компонентов, но и от их концентрации в растворе. Потеря также увеличивается, если есть некоторые другие примеси, в частности кальция (хороший соосадитель скандия). Есть мнение [2, стр. 100— 101], что целесообразнее использовать фторидный метод для отделения скандия от элементов, образующих более растворимые фториды от титана, циркония, железа, марганца. [c.22] Чтобы выделить скандий из бедных растворов, в качестве осадителя рекомендуется применять фториды и кремнефториды натрия, калия, плавиковую кислоту и кремнефтористоводородную кислоту. Для достаточно полного осаждения скандия необходимо вводить большой избыток осадителя. При отделении от циркония целесообразно использовать K2[SiFe] или KF, так как образующийся K2[ZrFe] хорошо растворяется в воде (25% при 100°) и легко отделяется от скандия [2, стр. 75]. [c.22] Хлоридный метод. В лабораторных масштабах успешно отделить скандий от РЗЭ иттриевой подгруппы и от алюминия удалось, используя разницу в растворимости ЗсСЦ и хлоридов примесей в концентрированной НС1, особенно в водно-спиртовой смеси, насыщенной хлористым водородом [23]. Растворимость некоторых хлоридов в указанных растворах приведена в табл. 5. [c.23] Прочие методы осаждения. Чтобы отделить скандий от циркония, рекомендуется использовать осаждение малорастворимого арсената циркония или иодата циркония [24]. От циркония и тория скандий можно отделять в виде фталата Зс2(С8Н404)з [25]. С целью концентрирования и отделения от некоторых примесей ряд авторов рекомендуют выделять скандий в виде малорастворимых пирофосфата и фитата [22]. [c.23] Очищать скандий от примесей сублимацией ацетилацетонатов можно главным образом в лабораторных масштабах. Метод основан на сублимации ацетилацетоната скандия 8с(СНзСОСНСОСНз)з в вакууме без разложения (в отличие от легко разлагающихся в этих условиях аналогичных соединений 2г, Н , Т1, ТЬ). Ацетилацетонаты РЗЭ, как следует из табл. 9, намного менее летучи. [c.24] Ацетилацетонат скандия получают, добавляя аммиачный раствор ацетилацетона к водному раствору соли скандия. Выпавший осадок после фильтрования и высушивания сублимируют в вакууме (10 мм рт. ст.) при 170°. Таким путем удается очистить 70%-ную окись скандия (содержащую 8% 2гОг, 9% ТЬОг, 2% УгОд, 7% УЬгОз) практически полностью от 2г, НГ, ТЬ (содержание в конечном продукте 0,1%) и снизить содержание 263 до 0,2—0,3% [19]. Применение метода для очистки большого количества скандия ограничивает относительно высокая цена реактива. Недостаток его также — невысокий выход чистого скандия и невозможность отделить от алюминия, железа и бериллия. [c.24] Можно отделить скандий от Y, РЗЭ, Th, U и на анионитах [34]. Скандий хорошо сорбируется анионитами из растворов, содержащих 1 моль/л HF и переменное количество НС1, что дает возможность использовать фторидные растворы для отделения скандия от Th, Al и РЗЭ. При десорбции 4—8 М растворами НС1 дополнительно удается отделить скандий от Fe +, Sn, Nb, Та, U [34]. Для отделения от V, As, Ti проводят адсорбцию на анионитах из 0,5—2,5 М растворов noHF. Десорбируют скандий 15-молярной плавиковой кислотой выход 90— 100%. Для очистки от Си +, Со +, Zn и d + рекомендуется адсорбировать скандий на анионитах из сильнокислой среды [35]. От тория и урана можно отделить скандий на анионитах в связи с тем, что коэффициент распределения его меньше, чем у них. Адсорбируют из 2—3 М раствора нитрата магния на сильноосновном анионите. Десорбируют скандий раствором нитрата магния, а урана и тория — 2,4 М соляной кислотой. Уран и железо отделяются от скандия также и при адсорбции из солянокислых растворов на сильноосновном анионите, обработанном предварительно 7 М НС1 [2, стр. 109]. [c.27] Для повышения извлечения скандия вначале экстрагируют из кислого раствора в эфирный слой вместе со скандием переходят цирконий, гафний и титан. [c.27] Для отделения скандия от железа, также хорошо экстрагирующегося ТБФ, применяется реэкстракция его нитратом магния. С этой целью промывают несколько раз раствором Mg(N0a)2 органическую фазу железо переходит в водную фазу, скандий остается в органической фазе [38], откуда его вымывают водой или разбавленными (не выше 4 н.) кислотами. При экстракции скандия ТБФ из солянокислой среды, помимо перечисленных элементов, он отделяется и от А1, коэффициент распределения которого 0,03—0,05 и не зависит от концентрации кислоты [2, стр. 107]. При значительном содержании кальция в растворе он может переходить в органическую фазу в связи с тем, что его а (0,1) выше, чем а алюминия. Для отделения кальция в таких случаях промывают органическую фазу концентрированной кислотой [2, стр. 107]. [c.29] Для очистки от циркония рекомендуется экстрагировать ТБФ из 3—4 н. солянокислого раствора, насыщенного NH4 I. Скандий при этом остается в водной фазе [40]. Для отделения от тория проводят экстракцию ТБФ из 2 н. HNO3 экстрагируется только торий. Чтобы повысить степень извлечения тория в органическую фазу, в качестве высаливателя вводят нитрат аммония [41]. При использовании ТБФ и ДААФ для экстракционного извлечения скандия из бедных растворов рекомендуется вводить высаливатели (хлориды Са, Mg, Li). [c.29] Вернуться к основной статье