Экстракция скандия фенолформальдегидным олигомером марки ВС-70 "А" из хлоридных растворов сложного солевого состава

• Автор: Зиновьева, Анна Евгеньевна
• Шифр специальности: 05.17.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 137 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1 Состояние скандия в водных растворах

1.1.1 Поведение скандия в водных растворах с дефицитом кислоты

1.1.2 Поведение скандия в хлоридных растворах.

1.1.3 Комплексообразоваиие скандия в водных растворах.

1.2. Экстракция скандия нейтральными кислородсодержащими СОЕДИНЕНИЯМИ.

1.3. Экстракция скандия органическими кислотами

1.4. Экстракция скандия органическими основаниями

1.5. Экстракция внутрикомплексных соединений скандия.

1.6. Влияние различных факторов на конформацию макромолекул в растворе.
1.7 Экстракция в гидрометаллургии скандия
1.7.1 Экстракционные методы извлечения скандия из титанового сырья.
1.7.2 Экстракционные методы извлечения скандия в технологии циркония.
1.8 Состояние и основные тенденции рынка скандия.
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.
2.1. Методическая часть
2.1.1. Исходные вещества
2.1.2. Методы исследования
2.1.3. Методы анализа.
2.1.4. Обработка результатов
2.2 Выбор разбавителя
2.3 Изучение основных закономерностей экстракции скандия
2.3.1 Влияние высаливателя на экстракцию скандия
2.3.2 Влияние водной фазы на экстракцию скандия
2.3.3 Изотерма экстракции скандия.
2.3.4 Определение отношения металл реагент.
методом сдвига равновесия.
2.4 Исследование конформации молекулы экстрагента.
2.4.1. Влияние на конформацию молекулы экстрагента.
2.4.2. Влияние высаливателя на конформацию молекулы экстрагента
2.4.3 Компьютерное моделирование конформационного состояния молекулы экстрагента
2.5. Расчет экстракционных равновесий в системе хлоридные водные растворы скандия РАСТВОР ВС А в октаноле.
2.5.1 Расчет равновесных гидроксоформ скандия.
в водном растворе.
2.5.2 Расчет констант экстракции
6 Определение состава экстрагируемого комплекса физикохимическими методами
2.6.1 ИКспектроскопия
2.6.2 Рентгеноэлектрониая спектроскопия
2.7 Определение способов координации Бс в экстрагируемом комплексе при помощи компьютерного моделирования
2.8 Реэкстракция скандия
2.9 Экстракция сопутствующих скандию элементов
2. Технологическое использование ФФО для получения скандиевого
концентрата.
3. Выводы
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Особенности поведения ионов скандия в водных растворах определяются его небольшим ионным радиусом (0,5нм), склонностью к образованию октаэдрической координационной сферы. Для него характерны процессы гидратации, гидролиза, полимеризации и образования растворимых комплексов с анионами минеральных и органических кислот. Взаимосвязь этих процессов и различное их проявление в зависимости от концентрации скандия и анионов, кислотности среды, ионной силы, и определяют особенности превращений ионов скандия в водных растворах []. По данным большинства исследований [ - ] в растворах при концентрации Sc <'3 моль/л скандий существует в виде гидратированных мономерных ионов. Ион [Sc(I*I)6]3+ существует в растворе по данным работ [, -] в области pH <3, а согласно данным [], при pH <4. По склонности к гидролизу скандий занимает промежуточное положение в ряду M3f между d-элементами с меньшим ионным радиусом и РЗЭ[]. В зависимости от pH среды гидролиз протекает по многоступенчатой схеме с образованием устойчивых гидролизных форм Sc(0H)n3*n,m-H. С повышением pH раствора степень гидролиза ионов скандия увеличивается и сопровождается образованием ионов [Sc(H)4(0H)2]+ и [8с(Н)3(ОН)з] []. ОН“-группой лиганда (СЮ” , N , SO^” , SCNT). Распределение скандия между различными гидролизованными формами (рис. H раствора подчиняется одной и той же закономерности []. При повышении концентрации скандия в растворе, величины Д ионов 8с(ОН)п{3'п)+ для этих растворов практически не отличаются. Наблюдается незначительное изменение, связанное с процессами комплексообразования. Устойчивость гидроксоформ понижается примерно на порядок на каждой стадии гидролиза в ряду: 8с(ОН) > 8с(ОН)2 > 8с(ОН)3 []. Ступенчатые константы равновесия реакций моноядерного гидролиза с образованием различных форм [8с(0Н)п]3'п т-Н приведены в [, , -]. При концентрации скандия ^-1 О*5 моль/л образование гидроксокомплексов анионного типа начинается в области pH > 9 []. В области рН=5-9 скандий формируется преимущественно в коллоидной форме 8с(ОН)з*ш*Н []. Рис. Образование анионных гидрокомплексов скандия, существующих в щелочной среде, определяется концентрацией ОН' ионов и может зависеть от природы внешнесферного катиона [], устойчивость комплексов уменьшается в ряду 8с(ОН)4* > 8с(ОН)' > 8с(ОН)* []. По степени гидролиза и устойчивости гидроксо-ионов скандий существенно отличается от РЗЭ, у которых константы устойчивости аналогичных комплексов на 2-3 порядка меньше, и проявляет подобие с такими трехвалентными катионами, как Ре3*, 1п3+[]. В водных растворах соединений скандия при его концентрации свыше *3 моль/л [ - ], а по некоторым данным, уже при КГ4-! О'5 моль/л [, ] процесс гидролиза ионов скандия осложнен полимеризацией, которая также протекает по многоступенчатой схеме. Состав полимерных ионов зависит от концентрации скандия и ОН’ ионов. Процесс полимеризации в растворах с невысокой концентрацией соединений скандия протекает с участием гидролизованных форм. Увеличение концентрация скандия приводит к уменьшению доли растворенных полиядерных форм в области pH, близкой к образования осадка гидроксида, а при концетрации ‘ моль/л 8с они вовсе не обнаружены в этих условиях. Увеличение ионной силы раствора способствует образованию полиядерных форм при более низком значении pH, причем концентрационная область существования полиядерных гидроксокомплексов уменьшается. Состав полимерных ионов может быть охарактеризован коэффициентами р и q для комплексов вида [8ср(ОН)ч](3р_ч . Авторы [, , ] утверждают, что при концентрациях скандия КГ4 - КГ2 моль/л в растворе существуют лишь комплексы (р, ч): (1, 1), (2, 2) и (3, 5); приводятся константы равновесия реакций их образования. Согласно [], в растворе, содержащем 5-“4 моль/л при рН<4,6 преобладает мономер, в интервале рН=4,6-5,2 димер, а при рН>5,2 тример. Однако результаты [] вступают в противоречие с данными работы []. Согласно [] при концентрации 8с '2 моль/л и рН=4 в растворе находится % формы [8с2(ОН)2]4*, что не согласуется с данными работы [].