Труды КНЦ (Технические науки вып.2/2023(14))

Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2023. Т. 14, № 2. С. 197-202. Transactions of the Kola Science Centre of r A s . Series: Engineering Sciences. 2023. Vol. 14, No. 2. P. 197-202. модификации NH 4 Sc(SO 4 )2 с необратимым фазовым переходом между ними и решена их структура. Изучена растворимость скандия в модельных системах в зависимости от концентрации кислоты в присутствии 0,5 моль-л "1 NH 4 Q , т о есть в условиях кристаллизации двойной соли в технологии извлечения скандия (рис. 2, а). На СЭМ-изображении NH 4 Sc(SO 4 )2 (рис. 2, б) осажденного из реального раствора вскрытия концентрата видны хорошо окристаллизованные гексагональные слоистые призмы размером от 10-20 до 50 мкм. Образование такого высококристаллического осадка является положительным фактором при фильтрации и промывке в поточном технологическом процессе. Анализ EDX (рис. 2, с) показывает присутствие небольшого количества соосажденных в неоптимальных условиях примесей Ca и Zr наряду с основными элементами O, S и Sc. Выдержка осадка двойного сульфата в маточном растворе около суток позволяет снизить потери скандия с фильтратом и повысить эффективность извлечения. При более продолжительной кристаллизации в присутствии высоких содержаний примесей металлов наблюдается одновременное осаждение простых и двойных сульфатов Ca, Na, Al, Fe и т. д. Повторная перекристаллизация позволяет провести очистку, а последующая прокалка — получить 99,0 % Sc 2 O 3 . В целом воспроизводимость точного качественного и количественного составов продукта кристаллизации показывает, что сульфоскандат аммония имеет большие перспективы в качестве гравиметрической формы для количественного осаждения скандия из растворов и отделения от наиболее распространенных примесных металлов. Рис. 2. NH4Sc(SO4)2: а —зависимостирастворимости скандия и его выхода в осадок от концентрацииH 2 SO 4 в модельной системе в присутствии 0,5 моль-л -1 NH 4 Q при 25 °С; б —СЭМ-изображение; с —EDX-анализ продукта, осажденного из раствора вскрытия скандиевого концентрата Перспективным может оказаться близкий по составу KSc(SO 4 ) 2 , который также показывает малую растворимость в воде, равную 0,45 мас. % Sc 2 O 3 , при 20 °С. Ранее кристаллизацияK 3 Sc(SO 4 )3 с эффективностью осаждения 98,26 % была предложена для отделения от иттрия, эрбия и иттербия [15]. Однако растворимость соединения состава K 3 Sc(SO 4 ) 3 , определенная только в насыщенном водном растворе K 2 SO 4 , оказывается достаточно высокой и составляет ~ 1,5 г л -1 Sc 2 O 3 . Таким образом, подобно NH 4 Sc(SO 4 ) 2 , кристаллизация KSc(SO 4 )2 может быть эффективно использована в технологии отделения и концентрирования скандия. Соли натрия, как наиболее близкие глиноземному производству, были предложены для осаждения скандия из значительно более концентрированных по скандию растворов при переработке скандиевого концентрата [16]. По патенту скандиевый концентрат растворяют в серной кислоте при рН 1,5-3,0 и введением 200-300 г л -1Na2SO4, отделяют скандий осаждением двойной соли сульфата натрия и скандия от растворимых примесей (титана, циркония и алюминия) при охлаждении системы с температуры 90 до 60 °С. Двойную соль снова растворяют в воде и добавлением соли бария удаляют соосажденные со скандием примеси (железа III). Из скандиевого раствора осаждают гидроксид скандия при рН 4,8-6,0 и температуре 40-100 °С для отделения от других более растворимых РЗЭ. Конверсией гидроксида скандия в оксалат в насыщенном растворе щавелевой кислоты при 40-100 °С в течение 1-6 ч и последующей прокалкой получают оксид скандия чистотой 99,3 %. Только многоступенчатость процесса и необходимость использования разнообразных по составу и свойствам соединений и сред позволили авторам провести очистку и отделение скандия от других металлов. При этом исходное содержание скандия в концентрате должно быть достаточно высоким, в частности, использован концентрат состава, мас. %: 32,4 Sc 2 O 3 , 7,8 ZrO 2 , 1,7 Fe 2 O 3 , 0,67 TiO 2 и 0,28 AhO 3 при влажности 49,3 %. Стоит заметить, что в присутствии © Пасечник Л. А., 2023 200