Труды КНЦ (Технические науки вып.4/2025(16))

Введение Получение индивидуальных редкоземельных элементов (РЗЭ) является актуальной проблемой современной науки и технологии. В настоящее время в России отсутствует производство по разделению среднетяжелой группы (СТГ) РЗЭ [1]. Однако получение индивидуальных элементов СТГ является необходимым для поддержание технологического суверенитета страны, поскольку эти элементы применяются для создания магнитов, люминофоров и лазеров [2]. Для разделения РЗЭ широкое распространение получил метод жидкостной экстракции. В основном среднетяжелую группу РЗЭ разделяют фосфорорганическими кислотами [3]. Перспективным экстрагентом является моно-2-этилгексиловый эфир 2-этилгексилфосфоновой кислоты (P507). P507 — это катионообменный экстрагент [4]. Одним из ключевых преимуществ использования P507 является его способность работать в растворах с умеренно кислым pH, что снижает коррозионную активность среды и минимизирует потребность в дополнительных стадиях — доведения растворов до нужной кислотности [5], в расходах на реактивы. P507 демонстрирует высокую селективность к треехвалентным ионам, таким как актиноиды и редкоземельные элементы [6]. В России РЗЭ чаще выделяют из нитратных сред, тогда как за рубежом, особенно в Китае, преимущественно используют хлоридные системы. Это связано с разными технологическими подходами [7, 8]. Цель настоящей работы — изучение химии экстракции редкоземельных элементов среднетяжелой группы моно-2-этилгексиловым эфиром 2-этилгексилфосфоновой кислоты из хлоридных и нитратных сред. Р е зу л ь т а ты исследований В качестве исходных веществ использовались оксиды РЗЭ «ХЧ». Экстрагент — моно-2-этилгексиловый эфир 2-этилгексилфосфоновой кислоты (C 16 H 35 O 3 P) (коммерческое название — P507) с содержанием основного вещества не менее 98 %. В качестве разбавителя был использован керосин. Концентрацию РЗЭ устанавливали комплексонометрическим титрованием с Трилоном Б. Многокомпонентные растворы РЗЭ анализировали в Испытательном аналитико-сертификационном центре АО «Гиредмет» (ИАСЦ АО «Гиредмет») методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой. Концентрацию P507 определяли методом потенциометрического титрования. Все эксперименты были проведены при комнатной температуре (22 ± 2 °C). Согласно литературным данным концентрация экстрагента была выбрана равной 1М [8]. Соотношение фаз составляло О:В = 1:1. В ходе исследования изучалось влияние кислотности среды на эффективность экстракции гадолиния из нитратных и хлоридных растворов P507. pH варьировали в диапазоне от 0 до 3. Установлено, что наибольший коэффициент распределения достигается при pH > 1 (рис. 1). Аналогичные результаты были получены при экстракции из хлоридных сред. В дальнейших экспериментах поддерживалось pH > 1 (рис. 1). При экстракции Gd(NO 3)3 1М Р507 было установлено, что экстракционное равновесие достигается за 10 мин (рис. 2). Дальнейшее увеличение времени контакта фаз не приводит к значительному росту концентрации металла в органической фазе. Аналогичные результаты получены при экстракции гадолиния из хлоридных сред (рис. 2). Экспериментально были получены изотермы экстракции Gd(NO 3)3 1 М P507 при 25 ± 0,1 °С (рис. 3). 1 0,8 0,6 я 0,4 0,2 0 0 1 2 3 0 1 2 3 А pH Б pH Рис. 1. Зависимость Dad от pH при экстракции 1 М P507: а — 0,1 М GdCh; б — 0,1 М Gd(NO 3)3 Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2025. Т. 16, № 4. С. 9-14. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2025. Vol. 16, No. 4. P. 9-14. © Аристова Т. И., Королева Е. О., Скуратова Е. А., Терешенков А. В., Салаватов Н. А., Юрасова О. В., Степанов С. И., 2025 10