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复苏的钇和镝稀土精矿,西奈半岛西南部

*通信:

萨利赫M E核材料权威,El Maadi开罗,埃及,电话:+ 20 2 27572499;电子邮件: (电子邮件保护)

文摘

ytrrium分离和镝准备REEs精矿氯化液(Dy 44.1% Y, 9.04%, 5.15%, 4.56% Gd, 2.31% Yb, Sm ho 1.33%和1.23%)进行了研究。集中由硫酸盐焙烧得到的含磷钇矿含铁砂石(从西奈半岛西南部)其次是盐酸沉淀草酸和解散。治疗的准备与Na2CO3 REEs氯在最佳条件下实现。通过添加过氧化氢碳酸溶液,Dy, Gd, Sm和Yb沉淀而Y和Er滤液里留下。提取87.3%的Dy从272年利用Cyanex生产沉淀进行了研究。提取的相关条件和剥离过程优化。酸化后,Y的滤液和Dy剥离方案和草酸沉淀。纯产品Y2O3和Dy2O3已经准备和接受不同的分析。

关键字

钇;镝;浸出;H₂O₂;提取;Cyanex272;磷钇矿

介绍

已经受到了人们足够的重视稀土元素的使用(REEs)特别是Dy和Y的许多功能材料的制造。Dy扮演着一个重要的角色在激光材料、制造核反应堆,混合动力汽车、彩色电视管和商业照明与钒和其他元素。镝钕磁铁的主要用途是合金。这是因为它是耐高温退磁1- - - - - -5]。用于制造陶瓷、钇在日光灯荧光粉,电脑显示器和汽车燃料消费传感器因为Y热力学最高为氧的元素亲和力。Yttria-stabilized氧化锆在高温应用中使用,比如在热等离子喷雾。晶体的yttrium-iron-garnet(钇铁石榴石)各种微波通信设备(至关重要6- - - - - -9]。

Vijayalakshmi描述一个过程从磷钇矿稀土精矿的复苏与硫酸消化。一个低级的磷钇矿精矿(27% Y₂O₃和15.6%的重稀土)和高档磷钇矿(41.8% Y₂O₃和20.55%重稀土)在印度生产。这两种类型的材料测试和溶解金属值已经达到98%。重稀土已经浓缩滤液。等其他杂质铁、铀、有效地删除了硫酸盐和磷酸盐沉淀稀土草酸。的恢复99%的深入分析以及实现Y (10]。

个人互相镧系元素分离非常困难由于其化学相似性。钇和镝分离通过溶剂萃取技术从不同的酸媒体使用不同的溶剂如Cyanex 923双(2,4,4-trimethylpentyl) dithiophosphinic酸,sec-octylphenoxy乙酸(CA12) synergtic bis (2, 4-4-trimethylpentyl)次膦酸(Cyanex 272)和三烷基膦氧化物(11- - - - - -15]。穆罕默迪等人研究了Dy分离,Nd和Y通过溶剂萃取使用D2EHPA EHEHPA。结果表明,D2EHPA和EHEHPA提供更好的分离Y (III) Dy (III) [15]。

Vasconcellos等人研究了稀土元素的溶解度在Na₂有限公司₃。使用集中包含(%)2.4 Y₂O₃,0.6 Dy₂O₃2.7 Gd₂O₃2.5首席执行官₂第33.2₂O₃,40.3₂O₃4.1 Sm₂O₃和7.5 Pr6O11。碳酸盐岩的溶解能力里斯和一个简单的分离钇。实验表明,一个浸出操作足以富钇溶液约60.3% Y₂O₃。在第二个步骤中,这个钇溶液处理过量的过氧化氢,另REEs过氧化物完全沉淀和分离钇。碳酸钇是恢复的像氧化草酸,最后的解决方案。最终的产品是一个81% Y₂O₃(16,17]。

目前的工作是面向研究Y的复苏和Dy稀土精矿由化学处理含磷钇矿含铁砂石,西奈半岛西南部。治疗和降水的氯化里斯(准备从集中)和Na₂有限公司₃和H₂O₂分别进行调查。Y是留在滤液,而其他REEs沉淀。研究了Dy的分离通过溶剂萃取技术在煤油中使用Cyanex 272修改。Y和Dy被添加草酸沉淀与盐酸酸化后相应的解决方案。

实验

材料准备

工作(REEs)稀土精矿含磷钇矿含铁砂石的已经准备Wadi El Sahu西奈半岛西南部。后者是化学处理浓硫酸(1/1.5 S / L比值在250°C 2 h) > 90%的里斯是可溶性的。里斯的硫酸和草酸沉淀和煅烧850°C (18]。获得一个已知重量的稀土氧化物由计算体积的盐酸溶解在烧杯连续加热之后添加de-ionized水氯化稀土溶液获得。4-4-trimethylpentyl Bis(2)次膦酸(Cyanex 272)是由珞巴化学pvt Ltd .)以及煤油、甲醇、盐酸和Na₂有限公司₃El-Nasr提供的化学品公司,埃及。

分离的调查

实验由一个已知的反应氯化稀土溶液体积相同的Na之一₂有限公司₃在不同条件下溶液在室温下。重稀土的沉淀(Y除外)从碳酸盐溶液是由添加不同量的H₂O₂。钇留下的滤液(可以用草酸沉淀),而过氧化沉淀和盐酸酸化,与272年Cyanex煤油在最佳条件下发生反应。Dy的剥离碳酸Cyanex 272进行了使用解决方案所需的条件下。恢复的镝和草酸沉淀。

材料分析

分析了稀土含量固体集中使用扫描电镜SEM,地产- 84 oa JEOL,东京,日本,扩大了180.000倍的可能性和解决10 nm和代表图1。个人重稀土元素分析、icp光谱法模型8490年飞利浦PV,中国使用(19]。的能力(icp)同时多元化的决心使它非常有吸引力的地质分析和化学材料。形态学,固体REEs集中黄色白色和相对软颗粒(18]。化学,所得精矿主要包含Y % 44.08, 9.04 Dy, 5.15, 4.56 Gd, 2.31 Yb, 1.33 Ho和1.23 Sm,少量的一些杂质。

重稀土的分析,初始样本测量(C的浓度_o)治疗之前或提取步骤。每个进程后,水溶液为稀土分离和分析的内容。实验(E) %可以计算为:

实验效率(E) % = [(C_o- C_f)/ C_o]X 100

在那里,C_o是最初的样本和C的浓度_f处理的浓度。实验效率(E)表示为浓缩研究材料的百分比(%)。

结果与讨论

制备过程

40克的样品稀土精矿(生产工作通过含磷钇矿含铁砂石的化学处理如前所述)溶解在50毫升浓盐酸与连续加热到蒸发一半体积。里斯是完全溶解之后,添加蒸馏水达到容量1000毫升。氯化液的分析报告表1。分析表明,稀土的浓度达到19.8 g / l, 4.78 g / l, 2.74 g / l, 2.05 g / l, 1.24 g / l, 0.14 g / l和0.08 g / l Y, Dy,呃,Gd, Yb,分别Ho和Sm。

表1。里斯的分析氯酒。

碳酸钠处理

碳酸盐沉淀的化学是非常重要的稀土(17]。稀土碳酸盐系统是极其重要的分析和工业方面,稀土元素的浸出效率取决于许多因素,如反应时间和Na₂有限公司₃浓度。

反应时间的影响

一系列的实验在室温下进行的反应10毫升RECl做好准备₃Na样本同样体积的1%₂有限公司₃(10毫升)在不同时间从10分30分钟。溶解度的结果为个人稀土元素已经绘制效率图2。

结果表明,在20分钟溶解效率的值增加,达到63.1%,53.7%,49.2%,48.4%和37.2%的Y, Dy,呃,Gd和Yb分别跟踪Sm的浓度和何鸿燊。进一步增加时间20分钟没有提高个别稀土元素的溶解效率。

钠的影响₂有限公司₃浓度

在室温下,不同浓度的Na₂有限公司₃研究了从1% - -7%在20分钟使用相同的准备了三个样品的体积和Na₂有限公司₃。结果个人稀土元素的溶解效率和Na₂有限公司₃浓度一直在策划图3。

中的数据图3表明,在应用实验条件下,个体稀土元素的溶解(5%)Na₂有限公司₃增加了88.3,84.2,64.6,57.3和46.2为Y, Dy,呃,Gd和Yb分别。后5%的钠₂有限公司₃的溶解度钇和镝略有增加。这表明碳酸稀土溶液饱和了(17- - - - - -19]。因此,可以得出结论,5% Na₂有限公司₃将被视为一个最佳浓度达到个人的最大溶解碳酸稀土元素的系统。

Y的复苏₂O₃

在室温下一系列的降水实验通过添加不同量的过氧化氢(H₂O₂)范围从20毫升- 100毫升(50 ml)稀土碳酸盐溶液(含17.45 g / l Y, 4.02 g / l Dy, 1.77 g / l, 1.17 g / l Gd和0.57 g / l Yb)。导致数据所示表2。

表2。H的影响₂O₂里斯的降水。

从数据,很明显,降水效率Dy, Gd和Yb元素是H的添加量的增加而增加₂O₂分别达到97.3%,83.2%和67.1%在30毫升H₂O₂。另一方面,Y不是绝对的降水,而Er被中断,完全沉淀后24 h。peroxycarbonate三个沉淀产生包含96.8% Dy, Yb Gd的73.0%和57.0%。

钇是恢复后的滤液用20毫升H₂O₂(沉淀残渣REEs)和盐酸酸化pH值2添加草酸紧随其后。草酸的淡黄色沉淀氧化干燥,解雇(20.]。SEM分析了氧化物含有91.6% Y₂O₃和2.7% Er2O3图4。

提取发展

一般来说,液液萃取是基于液相溶质物质的转移从一个到另一个根据溶解度。提取成为一个非常有用的工具在选择一个合适的萃取剂(11- - - - - -15]。稀土的解决方案是由peroxycarbonate沉淀的溶解Dy, Gd和HCl Yb的痕迹。一系列的实验进行了使用272年Cyanex煤油和确定最优条件如下:

震动的影响时间:众所周知,晃动时间管理可萃取性的主要因素之一。稀土元素的提取进行了在不同时间从5分钟到25分钟。其他固定操作条件1/1有机/水(比阶段)在室温下使用0.1 cyanex集中。震动的影响时间提取的重稀土表示图5。

从结果,Dy的提取效率,Gd和Yb元素增加震动时间增加到达到33.1%,分别为11.9%和3.08% 15分钟。然而,当接触时间超过15分钟,提取效率是恒定的。LD乐动体育官网的低萃取效率值5分钟是由于这一事实提要通过立即无分离溶剂。随着接触时间的LD乐动体育官网增加,饲料中的溶剂阶段变得富有,因此,重稀土元素的萃取效率增加。震动的影响时间的结果同意Buchalova et al。20.)以及Jorjani Shahbazi [14]。15分钟是最佳时间的时期最高的Dy值提取工艺。

的影响阶段修饰符:在溶剂的接触(cyanLD乐动体育官网ex 272)与氯化三个解决方案从Y(免费),一个不溶性粘性解的“第三阶段”成立。一些实验条件如溶液酸度、金属提取、稀释剂和萃取剂结构会影响第三阶段形成的。这种现象是更重要的胺萃取剂萃取系统包含的类型和溶剂低极性,导致分离时间的增加与减少的同时效率。第三阶段的形成可以避免添加“修饰语阶段”的有机溶剂(21,22]。一般来说,这种化合物应该是酒精脂肪链碳原子和修改的极性溶剂,促进稳定乳液的破损和增溶的内容。

一个修饰词添加到有机相是最常见的方法防止第三阶段形成的。甲醇已经测试了不同浓度下(0.05 - 0.5)的提取效率的变化值比例1:1的以前相同条件下阶段(有机/水)使用cyanex 0.1集中在煤油和摇晃,持续15分钟。结果所示图6。

从图6,0.3米的浓度甲醇萃取效率的最高价值观Dy对应于68.3%,然后一个可观增长发生在Gd和Yb等于这个值分别为28.9%和22.3%。添加甲醇诱导萃取效率的增加,因为如果它能溶于两个阶段,最重要的影响是较低的溶剂极性的记录。此外,酒精的体积分数控制产物的萃取剂分子参与界面生成(23,24]。

溶剂浓度的影响:稀土萃取溶剂浓度的影响,研究了通过改变在煤油cyanex 272浓度从0.1米到1.0米修改0.4米1-octanol和溶解在煤油。提取实验使用等于(有机/水),15分钟的接触时间,150 rpm的震动速度。LD乐动体育官网cyanex浓度对提取效率的影响所示图7。

从结果,指出Dy的提取率增加cyanex 272浓度从0.1米到0.4米0.3 M cyanex 272年达到87.3%。然而,略有增加的提取效率观察Dy cyanex 272的浓度增加时为0.4 M . Gd的提取和Yb后逐渐增加的价值272 0.4 cyanex分别达到51.2%和38.4%。所以,cyanex 272浓度的0.4 M被选Dy提取的最适浓度。

绘制数据表明,萃取剂浓度在提取过程中扮演一个重要因素。Cyanex 272年被选为重稀土的萃取剂由于其优异的化学稳定性和物理性质。然而,受限于它的高粘度和密度。稀释剂(如煤油减少有机相的粘度和密度提高相分离特征。所有的稀土通常表现出三价氧化态,而其中一些还可以发生在二价(Sm、欧盟和Yb)状态。这些国家总是比三价不稳定状态。在二阶状态,表现出明显不同的化学元素行为的价格相比三价状态(古普塔和萨•)(23]。

影响有机/水比例:在室温下,272年cyanex卷解决方案(0.4米)修改煤油范围从50毫升- 400毫升(对应于0.5:1有机/水相比例4:1)从每个接触100毫升稀土样品在15分钟。稀土元素的萃取效率值%所示LD乐动体育官网图8。

数据显示,有一种普遍增加稀土的萃取效率= 1,对应于87.3%,39.1%和32.5% Dy, Gd和Yb分别。在这个比例(Dy)有机/水比例对提取过程的影响是可逆的,即通过增加有机/水比、提取效率逐渐降低。这种行为表明,萃取效率受到溶剂的粘度的影响低粘度会导致低压降和良好的传质(21,22]。

连续提取步骤

重稀土的萃取操作0.4 cyanex 272年修改0.3甲醇,在煤油进行了三次使用比率=(有机/水)阶段,在室温下15分钟。结果图形化表示图9。

结果表明,提取效率%的Dy, Gd和Yb增加后连续第二个步骤变成了92.7%,54.7%和42.5%,而在第三浸出过程,提取效率略微增加是由于分布系数的影响(25]。更高效的执行两个拔牙与1/2萃取溶剂的体积比1大体积。

剥离调查:剥离调查进行了使用稀释的盐酸来确定最优条件成功地恢复有机溶液的镝。实验的影响时间、盐酸浓度和水/有机相比例进行了研究。

剥离的影响时间:剥离的影响时间的恢复Dy, Gd和Yb cyanex的解决方案是使用盐酸0.05调查图10。进程都使用相同的相比例(1^圣在室温下步骤),接触时间从5分钟到20分钟不等。LD乐动体育官网

的结果图10表明,汽提效率略有增加从5分钟到15分钟,然后保持不变直到20分钟。这表明该过程是快速的,即不是一个扩散控制过程。在10分钟的剥离百分比分别Dy和Gd = 61.4和19.3,而价值% Yb没有检测到。

盐酸浓度的影响:最好的剥离的镝上传于272年cyanex盐酸的浓度变化从0.05米到0.3米,过程在室温下进行了时间等于15分钟。结果所示概略地图11。

结果表明,通过增加浓缩的。HCl的从0.05→0.2 M,剥离效率成为Dy和Gd分别81.4%和31.8%。这个浓度后,汽提效率值的增加略微由于减少碳酸溶液的能力以及有机相的粘度导致增加溶剂的可逆的影响以及减少传质(22]。

的效果比阶段:不同阶段比率的盐酸和cyanex 272(轴承Dy, Gd和Yb)进行了研究,从0.5→3在室温在15分钟的最大效率从有机相剥离的深入分析。数据说明图12。

通过增加水/有机比率,剥离效率增加,达到最大值在2:1对应剥离Dy和Gd的89.6%和36.3%图12分别。进一步增加在有机/水比与稍微增加一些剥离百分比。因此,2:1水/有机相比例建议使用盐酸溶液时剥离。剥离的镝在煤油cyanex 272修改,这个过程应该执行使用2:1阶段的比率0.2 M盐酸在室温下15分钟的接触时间。LD乐动体育官网

降水的Dy₂O₃

实验台工作,混合镧系元素Dy和Gd沉淀带酒的过剩的草酸与搅拌1 h。草酸沉淀过滤后,用蒸馏水洗净,在马弗炉焙烧在850°C 2 h获得氧化镝(Dy)₂O₃)[17]。稀土氧化物(ΣREO)产品,分析了icp仪器,包含Dy的88.2%和9.7%₂O₃和Gd₂O₃分别。扫描电子显微镜(SEM)对REO所示图13。混合稀土氧化物的形式是淡棕色粉末。分析稀土氧化物在大约0.25克的产品给ΣREO内容的97.9%。

结论

成功的提取过程的重稀土(钇和镝)从稀土精矿。后者是由消化磷钇矿轴承铁质砂岩硫酸紧随其后的是其使用草酸沉淀。这是可以通过治疗集中的Na₂有限公司₃和提取的Dy使用cyanex 272煤油使用甲醇作为修饰符。相应的相关因素进行了研究和结论可以概括如下:

•解散稀土精矿,采用盐酸和治疗由Na₂有限公司₃。最优条件下,执行的过程,使用5%的碳酸盐岩接触时间20分钟解决方案。LD乐动体育官网溶解度效率达到最高的值为88.3,84.2,64.6,57.3和46.2为Y, Dy,呃,Gd和Yb分别,而何鸿燊不溶性以及检测分析。的(80毫升)H₂O₂重稀土(Dy, Gd和Yb)沉淀,而Y和Er留下滤液中经历了由草酸沉淀后酸化氧化和解雇。

•提取获得的Dy过氧化沉淀(与盐酸溶解后)进行我们ing cyanex 272(修改甲醇)在煤油。提取工艺的效率是87.3%,39.1%和32.5% Dy, Gd和Yb分别在15分钟等于阶段cyanex 272年0.4米和0.3米的比例甲醇作为修饰符。Dy的Cyanex 272萃取效率是增加后的分离。

•Dy的提取效率,Gd和Yb达到92.7%,2后分别为54.7%和42.5%^nd提取步骤。剥离的分别为89.6%和36.3%的Dy和Gd得到盐酸使用0.2米(2:1水/有机相比例)在15分钟。Dy使用草酸沉淀从后者的解决方案。

•Y的纯氧化物和Dy煅烧后得到850°C 2 h。后者氧化物受到icp和SEM分析。含有0.25克的产品数量给ΣREO内容的97.9%。

一个工艺流程图图14钇和镝的复苏从西奈半岛西南部的含磷钇矿含铁砂石已经制定。

确认

作者要感谢埃及原子能源权威的分析帮助个人REEs icp技术。作者还从埃及核材料权威。谢谢合作

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