RU2081831C1

RU2081831C1 - Method for extraction of scandium of solutions of aluminium chloride

Info

Publication number: RU2081831C1
Application number: RU9393053335A
Authority: RU
Inventors: Ю.М. Самойлов; В.П. Исупов
Original assignee: Институт химии твердого тела и переработки минерального сырья СО РАН; Самойлов Юрий Михайлович; Исупов Виталий Петрович
Priority date: 1993-11-29
Filing date: 1993-11-29
Publication date: 1997-06-20

Abstract

FIELD: extraction of rare metals and alkali metals by extraction. SUBSTANCE: scandium-containing solution of aluminium chloride is treated by solution which comprises 20-30 g/l Fe and 5-10 vol % of carboxylic acid. Scandium is reextracted by mixture of 3 N HCl and 3 N H₂SO₄. If origin solution comprises lithium then initially reextraction with 6 N HCl is carried out. The process is followed by reextraction of scandium. EFFECT: improved efficiency of the method. 2 cl, 2 tbl

Description

Изобретение относится к гидрометаллургии редких металлов, в частности к способам экстракции скандия и лития из растворов хлорида алюминия. The invention relates to hydrometallurgy of rare metals, in particular to methods for the extraction of scandium and lithium from aluminum chloride solutions.

Известен способ извлечения скандия из растворов хлорида алюминия трибутилфосфатом [1] с последующей реэкстракцией скандия растворами соляной кислоты. A known method of extracting scandium from solutions of aluminum chloride by tributyl phosphate [1], followed by re-extraction of scandium with hydrochloric acid solutions.

Недостатками известного способа являются малые коэффициенты распределения скандия (D_Sc 1 3 при C_Al 60 70 г/л; извлечение скандия 50 60%), а также отсутствие возможности извлечения другого ценного компонента лития, т.к. D_Li 0,1 0,3 (2).The disadvantages of this method are the small distribution coefficients of scandium (D _Sc 1 3 at C _Al 60 70 g / l; extraction of scandium 50 60%), as well as the inability to extract another valuable component of lithium, because D _Li 0.1 0.3 (2).

Задача изобретения повышение эффективности извлечения скандия с одновременным выделением лития из растворов хлорида алюминия, что упрощает процесс и обеспечивает большую комплектность в переработке редкометалльного сырья. The objective of the invention is to increase the efficiency of extraction of scandium with the simultaneous release of lithium from solutions of aluminum chloride, which simplifies the process and provides greater completeness in the processing of rare metal raw materials.

Поставленная цель достигается тем, что экстракцию скандия и лития из хлорсодержащей водной фазы осуществляют трибутилфосфатом, содержащим HFeCl₄ (Fe_O 30 г/л), с добавкой карбоновой кислоты (10 об.), а реэкстракцию металлов проводят раздельно: сначала реэкстрагируют литий 6 8 н. раствором соляной кислоты, затем скандий 3 н. HCl или ее смесью с серной кислотой.This goal is achieved in that the extraction of scandium and lithium from the chlorine-containing aqueous phase is carried out with tributyl phosphate containing HFeCl ₄ (Fe _O 30 g / l), with the addition of carboxylic acid (10 vol.), And the metals are reextracted separately: first, lithium is reextracted 6 8 n hydrochloric acid solution, then scandium 3 N. HCl or its mixture with sulfuric acid.

В таблице 1 приведены данные по экстракции скандия и лития из хлорсодержащего раствора состава, г-л: Sс 0,13, Li 1,3, Al 64,0 в зависимости от состава экстрагента. Как видно из табл. 1, при экстракции чистым ТБФ (строка 1, условия прототипа) наблюдаются малые значения степени извлечения (E,) лития и скандия. Table 1 shows the data on the extraction of scandium and lithium from a chlorine-containing solution of the composition, g-l: Sс 0,13, Li 1,3, Al 64,0 depending on the composition of the extractant. As can be seen from the table. 1, during extraction with pure TBP (line 1, prototype conditions), small values of the degree of extraction (E,) of lithium and scandium are observed.

Добавка карбоновой кислоты (HR) к ТБФ приводит к незначительному росту E_Li от 5,7% до 15,2% E_Sc при этом находится в пределах 34 - 65,9% (строки 2 5). Введение в ТБФ железосодержащего хлоридного комплекса (HFeCl₄)_O обуславливает резкое повышение E_Li до значения 95% E_Sc при этом также повышаются (примеры 6 10). Оптимальная концентрация железа в органической фазе должна составлять 20 30 г/л. При концентрации менее 20 г/л мала экстракция скандия и лития, а при C_Fe>30 г/л увеличивается вязкость органической фазы, что приводит к увеличению времени расслаивания фаз. Добавление карбоновой кислоты к железнодорожному ТБФ (Fe_O 30 г/л) повышает E_Sc до значения 90% E_Li при этом остаются достаточно высокими (строки 11 15). На основании этого оптимальный состав органической фазы для экстракции скандия и лития из растворов хлорида алюминия: ТБФ (Fe_O 30 г/л) + HR (5 10%).The addition of carboxylic acid (HR) to TBP leads to a slight increase in E _Li from 5.7% to 15.2% E _Sc while it is in the range 34 - 65.9% (lines 2 to 5). The introduction in TBP of an iron-containing chloride complex (HFeCl ₄ ) _O causes a sharp increase in E _Li to a value of 95% E _Sc while also increasing (examples 6 10). The optimal concentration of iron in the organic phase should be 20 30 g / l. At a concentration of less than 20 g / l, the extraction of scandium and lithium is small, and at C _Fe > 30 g / l the viscosity of the organic phase increases, which leads to an increase in the phase separation time. The addition of carboxylic acid to railway TBP (Fe _O 30 g / l) raises E _Sc to 90% E _Li while remaining quite high (lines 11–15). Based on this, the optimal composition of the organic phase for the extraction of scandium and lithium from aluminum chloride solutions is: TBP (Fe _O 30 g / l) + HR (5 10%).

Для реэкстракции скандия и лития из органической фазы оптимального состава используются растворы соляной кислоты и ее смеси с серной кислотой (таблица 2). В случае лития происходит его количественная реэкстракция для всей области изменения концентрации соляной кислоты или ее смеси с серной кислотой. Для скандия при C_HCl 3 -5 н. и отношения объемов фаз O:B= 1:1 коэффициенты распределения его равны 0,2 0,3, а при более высокой C_HCl, D_Sc резко возрастают до значения 116, что указывает на невозможность его реэкстракции растворами соляной кислоты с концентрацией 5,5 8,5 н. (строки 4 8, табл.2). При O:B равному 5:1, и C_HCl 4-6 н. реэкстракция скандия также мала. Для повышения реэкстрагируемости скандия использованы смеси HCl и H₂SO₄, причем наименьший коэффициент распределения скандия 0,1 наблюдается для 3-нормальной смеси кислот (пример 15, табл. 2), в этом случае переход железа в реэкстракт составляет несколько десятых г/л, а степень реэкстракции скандия равна 91,5% На основании данных табл. 2 осуществление раздельной реэкстракции лития и скандия выглядит следующим образом: сначала реэкстрагируют литий 6 8 н. растворами соляной кислоты, при этом происходит также очистка органической фазы от примеси алюминия, а скандий количественно остается в экстракте. Далее реэкстрагируют скандий 3 н. HCl 3 н. H₂SO₄ и выделяют его из реэкстракта известными способами, а регенерированную органическую фазу направляют в голову процесса на экстракцию.For the reextraction of scandium and lithium from the organic phase of the optimal composition, solutions of hydrochloric acid and its mixture with sulfuric acid are used (table 2). In the case of lithium, it is quantitatively reextracted for the entire range of changes in the concentration of hydrochloric acid or its mixture with sulfuric acid. For scandium at C _HCl 3 -5 N. and the ratios of phase volumes O: B = 1: 1, its distribution coefficients are 0.2 0.3, and at higher C _HCl , D _Sc sharply increase to a value of 116, which indicates the impossibility of its reextraction with hydrochloric acid solutions with a concentration of 5, 5 8.5 n. (lines 4-8, table 2). When O: B equal to 5: 1, and C _HCl 4-6 N. Scandium reextraction is also small. To increase the reextractability of scandium, mixtures of HCl and H ₂ SO _{4 were used} , and the lowest scandium distribution coefficient 0.1 was observed for a 3-normal mixture of acids (Example 15, Table 2), in this case, the transition of iron into re-extract is several tenths g / l and the degree of scandium reextraction is 91.5%. Based on the data in Table 2, the implementation of separate reextraction of lithium and scandium is as follows: first, lithium is reextracted 6 8 N. hydrochloric acid solutions, while also purifying the organic phase from aluminum impurities, and scandium quantitatively remains in the extract. Then reextract scandium 3 N. HCl 3 N. H ₂ SO ₄ and isolate it from the reextract by known methods, and the regenerated organic phase is sent to the head of the process for extraction.

Пример 1. На экстракцию взят хлоридный раствор, содержащий, г/л: Li 1,31, Sc 0,13, Al -64. Экстракцию проводят органической фазой: ТБФ (30 г/л Fe)+10% каприловой кислоты при соотношении O:B 1:20. После встряхивания в течение 10 минут получают экстракт, содержащий 1,58 г/л Sc, 2,7 г/л Li и 2 г/л Al (процент экстракции Sc 61% Li 10%). После отмывки экстракта от лития и алюминия 6н раствором HCl получена органическая фаза, содержащая: 1,52 г/л Sc и 0,28 г/л Li (в водную фазу перешло 3,8% Sc и >90% Li). При дальнейшей реэкстракции скандия 3 н HCl 3 н H₂SO₄ при O:B 1:1 получен реэкстракт, содержащий 1,5 г/л Sc и 0,22 г/л Li.Example 1. For extraction, a chloride solution was taken containing, g / l: Li 1.31, Sc 0.13, Al -64. The extraction is carried out with the organic phase: TBP (30 g / l Fe) + 10% caprylic acid with an O: B ratio of 1:20. After shaking for 10 minutes, an extract is obtained containing 1.58 g / L Sc, 2.7 g / L Li and 2 g / L Al (percent extraction of Sc 61% Li 10%). After washing the extract from lithium and aluminum with a 6N HCl solution, an organic phase was obtained containing: 1.52 g / L Sc and 0.28 g / L Li (3.8% Sc and> 90% Li transferred to the aqueous phase). With further reextraction of scandium 3 n HCl 3 n H ₂ SO ₄ at O: B 1: 1, a reextract containing 1.5 g / l Sc and 0.22 g / l Li was obtained.

Пример 2. Условия экстракции и составы раствора как в примере 1, за исключением значения O:B, которое равно 1:3. Получена органическая фаза, содержащая 3,2 г/л Li и 0,243 г/л Sc (процент экстракции Li 82, Sc 62). После реэкстракции лития (и очистки от Al) 6 н. HCl при O:B 3:1 получен Li-реэкстракт состава 8 г/л Li, 5 г/л Al и 0,06 г/л Sc и органическая фаза, содержащая 0,222 г/л Sc и 0,2 г/л Li. В результате реэкстракции смесью HCl - H₂SO₄ при O:B 5:1 получен реэкстракт, содержащий 0,6 г/л Sc (D_Sc 0,17) и 0,5 г/л Li.Example 2. The extraction conditions and the composition of the solution as in example 1, except for the value of O: B, which is 1: 3. An organic phase was obtained containing 3.2 g / L Li and 0.243 g / L Sc (percent extraction of Li 82, Sc 62). After reextraction of lithium (and purification from Al), 6 n. HCl at O: B 3: 1, a Li-extract of composition 8 g / L Li, 5 g / L Al and 0.06 g / L Sc and an organic phase containing 0.222 g / L Sc and 0.2 g / L Li were obtained . Reextraction with a mixture of HCl - H ₂ SO ₄ at O: B 5: 1 yields a reextract containing 0.6 g / L Sc (D _Sc 0.17) and 0.5 g / L Li.

Таким образом, процесс извлечения скандия и лития из хлоридных растворов может быть осуществлен следующим образом: совместная экстракция скандия и лития при O:B 1:2 1:3 и раздельная реэкстракция лития, затем скандия. Thus, the process of extracting scandium and lithium from chloride solutions can be carried out as follows: joint extraction of scandium and lithium at O: B 1: 2 1: 3 and separate reextraction of lithium, then scandium.

Таким образом, использование предлагаемого способа позволяет эффективно извлекать скандий, а также литий из растворов хлоридов при использовании одного и того же экстрагента, что упрощает процесс и обеспечивает большую комплексность в переработке редкометалльного сырья. Thus, the use of the proposed method allows you to effectively extract scandium, as well as lithium from chloride solutions using the same extractant, which simplifies the process and provides greater complexity in the processing of rare metal raw materials.

Источники информации
1. Коровин С.С. Глубоков Ю.М. Петров К.И. и др. Взаимодействие хлоридов металлов с фосфорорганическими соединениями. В кн. Химия процессов экстракции. М. Наука, 1972, с. 162 171.Sources of information
1. Korovin S.S. Glubokov Yu.M. Petrov K.I. et al. Interaction of metal chlorides with organophosphorus compounds. In the book. Chemistry of extraction processes. M. Science, 1972, p. 162 171.

2. Фаворская Л.В. Преснецова В.А. Вайнбергер Г.Н. Экстракция скандия и железа трибутилфосфатом из хлоридных растворов. В кн. Химия процессов экстракции. М. Наука, 1972, с. 178 181. 2. Favorskaya L.V. Presnetsova V.A. Weinberger G.N. Extraction of scandium and iron by tributyl phosphate from chloride solutions. In the book. Chemistry of extraction processes. M. Science, 1972, p. 178 181.

Claims

1. The method of extraction of scandium from aluminum chloride solutions by extraction with tributyl phosphate followed by re-extraction, characterized in that the extraction is carried out with a mixture of iron-containing tributyl phosphate (Fe ₀ 20 30 g / l) with 5 10 vol. carboxylic acid, and reextraction 3 N. Hcl or a mixture of 3 N. Hcl and 3 N. H ₂ SO ₄ .

2. The method according to p. 1, characterized in that in the case of the presence of lithium in the initial solution, its re-extraction is carried out previously 6 N. Hcl.