Аннотация
Осаждение гидроксидов и основных солей скандия является одним из наиболее простых методов отделения от скандия редкоземельных элементов (РЗЭ), щелочных, щелочноземельных металлов и других примесей, однако низкая фильтруемость суспензий объемистого осадка и необходимость его переосаждения в случае повышенного содержания примесей до настоящего времени не позволяли данному методу найти широкое применение в промышленности. Авторами представленной работы проведено исследование по усовершенствованию метода. Результаты исследования показали возможность интенсификации фильтрования суспензий и промывки осадков основных хлоридов Sc как посредством коагуляции при повышенной температуре, так и флокуляции синтетическим высокозаряженным анионным флокулянтом. Оба приема при соблюдении ряда условий способствуют ~3-кратному увеличению скорости фильтрования суспензии, однако за счет ее предварительного сгущения после флокуляции разница в скорости достигает ≥4 раз. Промывка агрегированного осадка характеризуется большими скоростями, чем неагрегированного, и позволяет без применения многократного переосаждения добиться высокой степени очистки Sc2O3 от РЗЭ. Выявленная специфика флокуляции Sc-содержащего осадка обеспечивает возможность его эффективной промывки репульпацией, которая в условиях эксперимента оказалась предпочтительнее промывки на фильтре как в отношении временных затрат, так и глубины очистки. Полученные результаты могут быть использованы при разработке технологии глубокой очистки скандия и его соединений. Для уточнения оптимальных режимов флокуляции требуются дополнительные исследования с использованием синтетических высокозаряженных анионных флокулянтов с низкой вязкостью рабочих растворов.
Ключевые слова:
Глубокая очистка скандия, осаждение основных солей, коагуляция, флокуляция, фильтрование, промывка осадка.
1. A review on solvent extraction of scandium / D. Zou [et al.] // Journal of Rare Earths. 2022. https://doi.org/10.1016/j.jre.2021.12.009
2. Preparation of ultra-high pure scandium oxide with crude product from titanium white waste acid / X. Peng [et al.] // Journal of Rare Earths. 2022. https://doi.org/10.1016/j.jre.2022.04.006
3. Разделение скандия и тория при переработке чернового скандиевого концентрата, полученного из возвратных растворов подземного выщелачивания урана / Е.Ю. Мешковa [и др.] // Радиохимия. 2020. Т. 62. № 5. С. 440-445. 10.31857/S0033831120050111
4. Separation of scandium from the other rare earth elements with a novel macro-porous silica-polymer based adsorbent HDEHP/SiO2-P / W. Zhang [et al.] // Hydrometallurgy. 2019. Vol. 185. P. 117-124. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2019.01.012
5. Костикова Г.В., Кутепова О.А., Резник А.М. Экстракция Sc и сопутствующих элементов триизоамилфосфатом из водных растворов, содержащих HNO3 и LiCl // Журнал неорганической химии. 2018. Т. 63. № 2. С. 265-270 10.7868/S0044457X18020216
6. Гидрометаллургические методы извлечения скандия из отходов разных производств / Т.В. Молчанова [и др.] // Металлы. 2017. № 2 С. 11-16.
7. Химия и технология редких и рассеянных элементов: учеб. пособие для вузов: Ч. 2 / под ред. К.А. Большакова. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Высш. шк., 1976. 360 с.
8. Комиссарова Л.Н. Неорганическая и аналитическая химия скандия. M.: Эдиториал УРСС, 2001. 512 с.
9. Яценко С.П., Пасечник Л.А. Скандий: наука и технология. Екатеринбург: Урал. ун-т, 2016. 364 с.
10. Остроумов Э.А. Новые методы химического анализа с применением органических оснований. М.: Госгеолиздат, 1952. 119 с.
11. Фаворская Л.В. Химическая технология скандия. Алма-Ата: КазИМС, 1969. 143 с.
12. Коршунов Б.Г., Резник А.М., Семенов С.А. Скандий. М.: Металлургия, 1987. 184 с.
13. Кудрявский Ю.П. Технология глубокой очистки оксида скандия от примесей с получением оксида скандия высокой чистоты // Известия вузов. Цветная металлургия. 2011. № 5. С. 24-26.
14. Пат. 2647398 РФ, МПК C22B 29/00, C22B 3/12, C22B 3/20, C01F 17/00. Получение скандийсодержащего концентрата и последующее извлечение из него оксида скандия повышенной чистоты / А.Г. Сусс, А.Б. Козырев, А.В. Панов; заявитель и патентообладатель ООО «Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр» (RU). № 2016132359; заявл. 04.08.2016; опубл. 15.03.2018, Бюл. № 8. 25 с.
15. Пат. 2669737 РФ, МПК C22B 59/00, C22B 3/38, C01F 17/00. Способ получения оксида скандия из скандийсодержащих концентратов / А.Б. Козырев [и др.]; заявитель и патентообладатель ООО «Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр» (RU). № 2018102058; заявл. 18.01.2018; опубл. 15.10.2018, Бюл. № 29. 11 с.
16. Технология получения металлического скандия чистотой не менее 99,99% из оксида / С.А. Василенко [и др.] // Химия и химическая технология в XXI веке: материалы XXIII Международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых имени выдающихся химиков Л.П. Кулева и Н.М. Кижнера (г. Томск, 16-19 мая 2022 г.). Т. 1. Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2022. С. 45-46.
17. Разделение суспензий в химической промышленности / Т.А. Малиновская [и др.]. М.: Химия, 1983. 264 с.
18. Назаренко В.А., Антонович В.П., Невская Е.М. Гидролиз ионов металлов в разбавленных растворах. М.: Атомиздат, 1979. 192 с.
19. Середкина О.Р., Рахимова О.В., Лановецкий С.В. Исследование флокулирующей способности полиакриламида, приготовленного на водно-солевых растворах // Современные наукоемкие технологии. 2016. № 5-2. С. 291-295.