Труды КНЦ вып.5 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 5/2015(31))

СЕКЦИЯ 1 ПЕРСПЕКТИВЫ ОСВОЕНИЯ СЫРЬЕВОЙ БАЗЫ И ПЕРЕРАБОТКА КОМПЛЕКСНОГО СЫРЬЯ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ УДК54.04,542.61, 544-971.62, 544.3.032.72, 546.64,546.654-661 БАЗА ДАННЫХ И МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ЭКСТРАКЦИИ РЗЭ ЦЕРИЕВОЙ ПОДГРУППЫ В СИСТЕМЕ NH 4 NOз-HNOз-H 2 O-ТБФ С УЧЕТОМ АССОЦИАЦИИ ЭКСТРАГЕНТА ИДИССОЦИАЦИИ АЗОТНОЙ КИСЛОТЫ М.А. Афонин12, В.В. Шатов1, А.С. Сибилев1, А.В. Смирнов1, Л.В. Красников2, А.В. Нечаев1 1 ООО «НПК “Русредмет”», Санкт-Петербург, Россия 2 Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет), Санкт-Петербург, Россия Аннотация Создана новая термодинамическая модель совместной экстракции редкоземельных элементов цериевой подгруппы, Eu, Gd (РЗЭ) и Y в системе Ln(NOз)з-NH4NOз-HNOз-H2O-ТБФ(100%). Отличительные особенности модели - учет ассоциации три-н-бутилфосфата и учет полученной нами зависимости константы диссоциации азотной кислоты от ионной силы водного раствора без использования коэффициентов активности. Модель описывает экстракцию металлов с экспериментальной точностью в интервале концентраций (моль/дм3) HNO 3 : 0.153-14.0, NH 4 NO 3 : 0-7.13, сумма Ln(NO3)3: 0.01-2.6. Зависимости концентрационных констант образования в водной фазе мононитратных комплексов РЗЭ от ионной силы согласуются с литературными данными. Установлено, что основной экстрагируемой формой являются комплексы Ln(NOз)зТБФз, а комплексы Ln(NOз)зТБФ4 образуются в незначительном количестве при низкой концентрации металлов. В базе данных представлено 756 значений коэффициентов распределения металлов для различных составов водной фазы. Ключевые слова: редкоземельные элементы, экстракция, три-н-бутилфосфат, нитрат аммония, азотная кислота, математическое моделирование, термодинамические константы. DATA BASE AND THE EXTRACTION MATHEMATICAL MODEL OF THE SYSTEM WITH LIGHT REE NH4NO3-HNO3-H2O-TBP TAKING INTO ACCOUNT THE EXTRACTANT ASSOCIATION AND NITRIC ACID DISSOTIATION A.A. Afonin12, V.V. Shatov1, A.S. Sibilev1, A.V. Smirnov1, L.V. Krasnikov2, A.V. Nechaev1 1LTD «RPC “Rusredmet”», Saint-Petersburg, Russia 2 Saint-Petersburg State Technological Institute (Technical University), Saint-Petersburg, Russia Abstract The new thermodynamic model of mutual extraction of light rare earth elements group, europium, gadolinium and yttrium by 100% tri-n-butyl phosphate (TBP) has been created. The key feature of the model is implementing the dependence of the dissociation constant of nitric acid on ionic strengths and taking into account the association of extractant in the system Ln(NO3)3-NH4NO3-HNO3-H2O-TBP. The extraction and the mono-nitrate thermodynamic complex formation constants of REE and yttrium and nonideality parameters of the model give the extraction simulation within experiment accuracy of the mutual elements extraction by 100% TBP in the concentration range of nitric acid 0.153-14.0 M, ammonium nitrate 0.0-7.13 M, the sum of REE and yttrium 0.01-2.6 M. The new dependencies of mono-nitrate concentration constants of REE on ionic strengths are in agreement with literature data. It is shown that the complexes Ln(NO3)3TBP4exist in small amounts at low metal concentration in aqueous phase. The data base consists of 756 metal's partition coefficients obtained in different composition of aqueous phase. Keywords: rare earth elements, extraction, tri-n-butyl phosphate, ammonium nitrate, nitric acid, mathematical model, thermodynamic constants. 53