Труды КНЦ (Технические науки вып.1/2023(14))

Для разделения РЗЭ можно использовать различия в растворимости их соединений, например карбонатов. Карбонаты РЗЭ в воде ограниченно растворимы, однако их растворимость в водных растворах M 2 CO 3 и MHCO 3 , где М — Na+ или NH 4 +, возрастает с ростом атомного номера благодаря образованию анионных карбонатных комплексов различного состава [2]. Последовательность выделения карбонатов РЗЭ в осадок из карбонатного раствора происходит в порядке увеличения их растворимости и соответствует ряду Pr < Nd < Sm < La < Gd < Yb < Lu < Y. Это позволяет проводить фракционирование карбонатов РЗЭ, основанное на их различной растворимости [3, 4]. Благодаря различию в растворимости РЗЭ легкой и тяжелой групп в карбонатных средах, появляется возможность их разделения без использования жидкостной экстракции. Целью настоящей работы явилось определение возможности разделения коллективного карбонатного концентрата РЗЭ, полученного из редкометалльной руды Томторского месторождения, на лёгкую и среднетяжелую группы в водных растворах карбонатов натрия и аммония. Материалы и методы Использовали воздушно-сухой карбонатный концентрат РЗЭ, полученный после сульфатизации рудного концентрата Томторского месторождения (Якутия). Содержание РЗЭ в образце исходного карбонатного концентрата по данным метода масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ИСП-МС) представлено в табл. 1. Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2023. Т. 14, № 1. С. 122-126. Transactions of the Kala Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2023. Vol. 14, No. 1. P. 122-126. Таблица 1 Состав исходного карбонатного концентрата РЗЭ по данным ИСП-МС Элемент Sc Y La Ce Pr Nd Sm Eu С, мас. % 0-0,01 1,7-2,5 11,8-15,3 22,4-25,4 1,8-2,3 8,3-11,4 0,3-0,4 0,1-0,7 Элемент Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu С, мас. % 0,1-0,35 0,01-0,05 0,01-0,02 0,001 0,01-0,001 0,0001 0,001 0,0001 Согласно данным рентгенофазового анализа образца карбонатного концентрата, основная фаза, которая была идентифицирована, соответствовала оксокарбонату Ce(III) состава Ce 2 O(CO 3 ^ H 2 O или его смеси с фазами аналогичных карбонатов La(III) и Pr(III). Элементный состав используемого в работе образца концентрата по данным метода энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (СЭМ-ЭДС) представлен в табл. 2. Содержание основных РЗЭ (Ce, La, Nd, Pr, Y, и Sm), согласно данным СЭМ-ЭДС, варьируется в значительном интервале, что указывает на относительную неоднородность состава карбонатного концентрата. Таблица 2 Состав исходного карбонатного концентрата РЗЭ по данным СЭМ-ЭДС Точка Содержание, мас. % O Ce La Nd Pr Y Sm Cl F Ca Сумма 1 36,5 32,7 17,0 8,0 3,2 1,6 0,7 0,2 0,0 0,1 100 2 32,1 34,0 18,0 8,7 3,5 2,3 0,9 0,2 0,2 0,1 100 3 34,7 33,6 17,9 8,5 3,4 0,8 0,9 0,1 0,0 0,1 100 4 36,6 15,3 8,3 3,7 1,6 33,9 0,1 0,2 0,2 0,1 100 Изучение кинетических закономерностей процесса извлечения РЗЭ при обработке карбонатного концентрата РЗЭ водными растворами N a 2 CO 3 , (NH 4 ) 2 CO 3 проводили в стеклянной круглодонной двугорлой колбе, помещенной в ванну термостата. Температуру среды поддерживали с точностью ±0,1 °С. Перемешивание осуществляли при помощи якорной раскладной мешалки, которая присоединялась к двигателю перемешивающего устройства ПЭ-8100. Точность поддержания скорости вращения вала мешалки составляла ±10 об/мин. Опыты с акустической интенсификацией проводили при использовании ультразвукового титанового волновода стержневого типа, соединенного с генератором ультразвуковых волн и консолью управления аппарата «Булава-П» У ЗАП -3 /22 -ОП (ОАО «Центр ультразвуковых технологии» город Бийск). Ультразвуковую обработку (УЗО) проводили при частоте (и) 22 ± 1,65 кГц и интенсивности (I) > 10 Вт см-2 в стационарных условиях. © Королева Е. О., Бояринцева Е. В., Степанов С. И., 2023 123