Термодинамические свойства гидроксосоединений лантаноидов и иттрия и их ионная флотация и флотоэкстракция

• Автор: Берлинский, Игорь Вячеславович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 124 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Основные Российские базы редкоземельных элементов

1.2 Мировые базы редкоземельных элементов

1.3 Характеристика потребления РЗЭ

1.4 Классификация адсорбционнопузырьковых методов разделения

1.5 Параметры, влияющие на процесс флотации

1.5.1 Флотационные реагенты

1.5.2 Концентрация водородных ионов

1.5.3 Размер и свойства пузырьков

1.5.4 Влияние температуры
ГЛАВА II МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1 Методики анализа
2.2 Метод ионной флотации
2.3 Метод флотоэкстракции
ГЛАВА IIIТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
ГИДРОКСОСОЕДИНЕНИЙ РЗЭ И ДОДЕЦИЛСЕРНОЙ КИСЛОТЫ
3.1 Термодинамические свойства гидроксосоединений РЗЭ
3.2 Определение значений образования гидроксокомплексов и
гидратообразования в растворах лантаноидов 3 и итгрия
3.3 Обсуждение результатов комбинированного
кондуктометрического и потенциометрического титрования
3.4 Определение константы диссоциации додецилсерной кислогы
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ III
ГЛАВА IV ИОННАЯ ФЛОТАЦИЯ И ФЛОТОЭКСТРАКЦИЯ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ИЗ НИТРАТНЫХ РАСТВОРОВ
4.1 Ионная флотация редкоземельных элементов из нитратных растворов с применением поверхностноактивного вещества додецилсульфата натрия
4.2 Флотоэкстракция ионов лантаноидов и иттрия из разбавленных водных растворов с применением додецилсульфата натрия
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ IV
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ВВЕДЕНИЕ
Редкоземельные элементы РЗЭ а это иттрий и лантаноидов в Периодической таблице Менделеева от лантана до лютеция, обладают уникальными свойствами, благодаря чему используются в различных сферах современной промышленности, особенно в наукоемких технологиях. Уровень их применения в различных областях является показателем научнотехнического развития тех или иных отраслей, способствует экономии минерального сырья, улучшению экологической обстановки, обеспечению национальной безопасности.
В то же время минеральное сырье относится к числу невосполняемых в природных условиях ресурсов, его запасы ограничены. А некоторые виды полезных ископаемых нельзя заменить другим сырьем или технологиями. Поэтому комплексное использование минерального сырья важнейшее направление ресурсосбережения в новом тысячелетии. От него зависит обеспечение потребносгей общества в дефицитных, в том числе стратегических, видах ценных компонентов и сохранение их резерва для будущих поколений.
Исследования но созданию и усовершенствованию технологий извлечения редких металлов из разных сырьевых источников ведутся в России давно. Еще в х годах были разработаны и апробированы эффективные технологии по извлечению РЗЭ . Внедрение таких инновационных технологий позволяет обеспечить львиную долю внутренних и экспортных потребностей России в редкоземельной продукции.
Мировой спрос на редкоземельную продукцию в последние лет развивается по возрастающему тренду. Экспорт РЗЭ в составе высокотехнологичных продуктов и изделий наиболее выгоден, и именно он обеспечивает развитым государствам максимальную прибыль4.
Для скорейшей и наиболее выгодной организации отечественного редкоземельного производства необходимо решить вопросы сырьевых
источников в первую очередь, наиболее рентабельных и создания заново разделительных мощностей. В России промышленных разделительных мощностей практически нет. Наибольшим спросом на мировом рынке пользуются индивидуальные редкие земли, они вес шире применяются в высокотехнологических отраслях экономики, цены на них в десятки раз выше по сравнению с суммарным продуктом. В связи с этим, в России в самые короткие сроки необходимо создание отечественных мощностей по разделению РЗЭ с целью получения широкого ассортимента индивидуальных редкоземельных металлов и их соединений высокой чистоты, в том числе наиболее перспективных синтетических соединений. Для извлечения РЗЭ из растворов выщелачивания рудных концентратов используют технологии, основанные на физикохимических методах экстракцию органическими реагентами, ионный обмен . Изучается применение ионной флотации с поверхностноактивными веществами ПАВ 9 .
Актуальность


Достоверность полученных данных доказана воспроизводимостью результатов анализов, проведенных указанными выше методами. Методом комбинированного кондуктометрического и потенциометрического титрования определены стандартные энергии Гиббса образования гидроксидов и гидроксокомплсксов иттрия, церия III, самария, европия, эрбия, и итгербия. Показано, что иттрий, эрбий и иттербий, кроме моногидроксокомплексов, образуют дигндроксокатионы. Гиббса образования гидроксосоединений всех лантаноидов. Методом потенциометр ического титрования определена константа диссоциации додецилсерной кислоты БОБ. Показано, что извлечение РЗЭфлотацией с додецилсульфатом натрия ИаОЗ начинается при , отвечающих значительной степени диссоциаций БОБ. Впервые получены зависимости коэффициентов распределения У3, Се3, Бт3, Еи3, Ег3 и. УЪ3 при ионной флотации с додецилсульфатом натрия от водной фазы, из которых следует, что основными формами сублатов являются додецилсульфаты гидроксолантаноидов. Впервые получены зависимости распределения перечисленных выше ионов от времени проведения процесса их флотоэкстракции с Э8 при различных . Рассчитаны константы скорости флотоэкстракции в зависимости от , зстановлен первый порядок процесса. Основные защищаемые положения . Г. Энергии Гиббса образования гидроксосоединений лантаноидов и иттрия могут быть, рассчитаны на основе определения, значений образования гидроксокомплексов и гидратообразования методом комбинированного кондуктометрического и потенциометрического титрования. Ионная флотация и флотоэкстракция РЗЭ протекают в основном в результате взаимодействия гидроксокатионов лантаноидов и анионов додецилсульфата в области , соответствующей образованию в водной фазе моно и дигидроксокомплсксов редкоземельных элементов. Практическая зна чимость. Определение термодинамических, свойств гидроксосоединений лантаноидов и иттрия, а также БЭБ, позволяют рассчитывать значенияфН максимального извлечения РЗЭ методами ионной флотации, и флотоэкстракции. Получено решение о выдаче патента на изобретение Способ извлечения ионов эрбия из водных растворов с применением додещшеульфата натрия от по заявке на патент РФ , дата приоритета . Международная экологическая студенческая конференция МЭСК Экология России и сопредельных территорий. XXI века ступени познания Новосибирск, , Научная конференция Физическая химия поверхностных явлений и адсорбции Иваново, Плес, . По материалу диссертационной работы получена бронзовая медаль на выставке Ii Ivi i . Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в печатных работах, из них 6 в журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки России. Структура диссертации Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, выводов и библиографического списка, включающего 6 наименования. Работа наложена на 4 страницах машинописного текста, содержит таблицы и рисунка. ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ. Наиболее доступными российскими источниками РЗЭ на сегодняшний день являются ловозерские лопаритовые и хибинские апатитнефелиновые руды на Кольском полуострове, которые содержат балансовых запасов РЗЭ и разрабатываются уже более лет. В современных условиях XXI столетия, объявленной инновационной экономики приемлемо только комплексное использование высокоценного хибинского сырья как на стадии его обогащения, так и при последующей глубокой химикометаллургической переработке апатитовых концентрагов на принципах экономической и экологической эффективности недропользования 7. Состав редких земель по индивидуальным элементам таблица 1. РЗЭ самарий, европии, гадолиний, тербий и тяжелых иттрий в первую очередь достаточно высокое. Эти элементы пользуются наибольшим спросом и имеют высокую цену на мировом рынке. Апатит перерабатывается на фосфорные удобрения, поэтому затраты на его добычу и обогащение с точки зрения извлечения редких земель равны нулю они списываются на производство удобрений. Создание рациональной технологии выделения РЗЭ при переработке апатитового концентрата на минеральные удобрения может внести существенный вклад в обеспечение текущих и перспективных потребностей страны в РЗЭ и развитие ее экспортного потенциала .