Труды КНЦ вып.9 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 1/2018(9) часть 1)

constants of formation in an aqueous phase of the REE chloride complexes on ionic strength, is an agreem ent with literary data. It has been established that the main extractible form are the Ln(HA2)3 complexes. 690 values of distribution coefficients of metals for various compositions of an aqueous and organic phase are presented in the database. Keywords: rare earth elements, yttrium, extraction, 2-ethylhexyl phosphonic acid mono-2-ethylhexyl ester (P-507), sodium chloride, hydrochloric acid, mathematical model, thermodynamic constants. Создана термодинамическая модель экстракции редкоземельных элементов (РЗЭ) с учетом реакций кислотной диссоциации P-507 в водной фазе, ее димеризации в органической фазе, диссоциации соляной кислоты и образования монохлоридных комплексов РЗЭ. Экстрагент моно-2-этилгексиловый эфир 2- этилгексилфосфоновой кислоты (P-507) представляет из себя одноосновную фосфорорганическую кислоту, которую для удобства обозначим HA. В литературе приведены различные варианты описания экстракции РЗЭ экстрагентами на основе P-507 [1-4]. Однако ни одна модель не описывает экстракцию смеси РЗЭ во всем интервале практически важных концентраций компонентов в водной фазе системы LnCl3— HCl — NaCl — H2O — P - 507. В предложенной модели неидеальность водной фазы учитывается через ионную силу в водной фазе и один эмпирический параметр. Неидеальность органической фазы учитывается через концентрацию экстрагента и второй эмпирический параметр. Термодинамические константы и параметры неидеальности вычисляли на основе данных по экстракции индивидуальных РЗЭ, концентрации экстрагента и значений равновесного pH водной фазы. В основу механизма положены данные работ [5-8]. Изотермы экстракции РЗЭ получены по стандартной методике. Исходные растворы готовили растворением в соляной кислоте карбонатов суммы РЗЭ, выпускаемых на Соликамском магниевом заводе с добавлением 3 % вес. карбоната гадолиния (состав раствора в пересчете на окиси РЗЭ: La — 26 %, Ce — 53,8 %, Pr — 6,1 %, Nd — 13,1 %, Sm — 1 % с добавлением 3 % Gd) и растворением в соляной кислоте карбонатов суммы среднетяжелой группы РЗЭ, полученных с предприятия АО «Апатит» (состав раствора в пересчете на окиси РЗЭ: Sm — 14 %, Eu — 4 %, Gd — 17 %, Tb — 19 %, Dy — 9 % и Y — 50 %). Экстрагент с P-507 массовой концентрацией 15, 30 и 50 %, растворенный в изопар-л в присутствии три-н-бутилфосфата, переводили в натриевую форму с содержанием натрия 40-45 % контактированием с раствором NaOH. Экстракцию проводили в течение 30 мин на карусельной мешалке при соотношении О : В = 1 при температуре 20 и 25 oC. Реэкстракцию проводили 4 М раствором соляной кислоты в течение 30 мин. Концентрацию суммы РЗЭ определяли комплексонометрически с ксиленоловым оранжевым. Концентрацию индивидуальных РЗЭ в рафинатах и реэкстрактах определяли на приборе “ICPE 9500 Shimadzu”. Всего получено 690 значений коэффициентов распределения индивидуальных РЗЭ при различных составах исходной водной и органической фаз. Средняя точность определения коэффициентов распределения составила 25 %. В водной фазе экстракционной системы присутствуют протоны, хлорид-ионы, ионы РЗЭ, натрия и протекают следующие реакции: K HCl H ++ Cl" о HCl, (1) KLnCl2+ Ln3++ Cl' U LnC l2+, (2) KLnxOHy xLn3++ yOH- « • L ^ O H ^ *, (3) KH2O H+ + OH" о H O . (4) В присутствии P-507 (HA) в водной и органической фазах протекают следующие реакции: K HA H++ A - о HA, (5) K h A --------- H++ A - о HA, (6) K (HA)2 2H++ 2A - о (HA)2, (7) K (HA)2 -------------- 2H++ 2A - о (HA)2, (8) K (HCl)(HA)2 ---------------------------------- 3H++ C l'+ 2A - о (HCl)(HA)2, (9) K (HCl)2 (HA)2 -------------------------------------- 4H++ 2C l'+ 2A - о (HC l)2(HA )2, (10) KHNaA2 ______ H+ + N a + + 2 A - о HN aA 2, (11) K Ln(HA 2)3 -------------------------------- 3H++ L n 3++ 6A - о Ln(HA2)3, (12) 216