cvmetИзвестия вузов. Цветная металлургияIzvestiya. Non-Ferrous Metallurgy0021-34382412-8783НИТУ МИСИС10.17073/0021-3438-2015-5-25-33cvmet-260Research ArticleМеталлургия редких и благородных металловMetallurgy of Rare and Precious MetalsТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЭКСТРАКЦИИ ЦЕРИЯ (III) ТРИБУТИЛФОСФАТОМ ИЗ РАСТВОРОВ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫThermodynamic investigation of extraction of cerium(III) by tributyl phosphate from phosphoric acid solutionsЧеремисинаО. В.CheremisinaO. V.

докт. техн. наук, профессор кафедры общей и физической химии НМСУ «Горный» (199106, г. Санкт-Петербург, Васильевский остров, 21-я линия, 2).

ovcheremisina@yandex.ruСергеевВ. В.SergeevV. V.

аспирант этой кафедры

sergeev.spmi@yandex.ruЧиркстД. Э.ChirkstD. E.

докт. хим. наук, профессор, заведующий этой кафедрой

chirkst47@mail.ruЛитвиноваТ. Е.LitvinovaT. E.

канд. техн. наук, доцент этой кафедры

viritsa@mail.ruНациональный минерально-сырьевой университет «Горный», г. Санкт-ПетербургRussian Federation201512122015052533Copyright © Черемисина О.В., Сергеев В.В., Чиркст Д.Э., Литвинова Т.Е., 20152015Черемисина О.В., Сергеев В.В., Чиркст Д.Э., Литвинова Т.Е.Cheremisina O.V., Sergeev V.V., Chirkst D.E., Litvinova T.E.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://cvmet.misis.ru/jour/article/view/260

Изучен механизм экстракции церия трибутилфосфатом (ТБФ) из фосфатных растворов с использованием модельных и производственных растворов, содержащих, %: 26–28 P2O5, 1,2–2,8 SO3, 0,3–0,8 CaO, 0,1–0,4 Al2O3, 0,3–0,4 Fe2O3, 0,09–0,1 РЗМ(NO3)3. Модельный раствор фосфорной кислоты по содержанию P2O5, Се(NO3)3 и значению pH (0,6) соответствовал производственному раствору экстракционной фосфорной кислоты (ЭФК). Получены зависимости показателей экстракции от концентрации ТБФ в о-ксилоле и концентрации нитрат-ионов, вносимых нитратами магния и кальция, используемыми в качестве высаливателя. Определен состав экстрагируемого органического комплекса церия Ce(H2PO4)(NO3)2·ТБФорг. Рассчитаны константа экстракционного равновесия и энергия Гиббса процесса экстракции. По результатам эксперимента сделан вывод о нецелесообразности использования ТБФ для извлечения Се из фосфорно-кислых систем без внесения значительного количества высаливателя.

A mechanism of extraction of cerium by tributyl phosphate (TBP) from phosphate solutions using model and production solutions containing, %: 26–28 P2O5, 1,2–2,8 SO3, 0,3–0,8 CaO, 0,1–0,4 Al2O3, 0,3–0,4 Fe2O3, and 0,09–0,1 REM(NO3)3. A model solution of phosphoric acid corresponded to the industrial solution of extraction phosphoric acid (EPA) by the content of P2O5 and Ce(NO3)3 and value of pH (0,6). Dependences of extraction parameters on the TBP concentration in o-xylene and concentration of nitrate ions introduced by magnesium and calcium nitrates, which are used as a salting-out agent, are found. The composition of the extracted organic complex of cerium Ce(H2PO4)(NO3)2·TBPorg is determined. A constant of extraction equilibrium and the Gibbs energy of extraction are calculated. It is concluded by the results of the experiment that it is unreasonable to use TBP to extract Ce from phosphoric acid systems without introducing a considerable amount of the salting-out agent.

редкоземельные металлы (РЗМ)церийэкстракцияфосфорнокислые системытрибутилфосфатвысаливательсольватное числоRaman-спектрытермодинамическое исследование экстракцииэкстракционная фосфорная кислота (ЭФК).rare-earth metals (REM)ceriumextractionphosphoric acid systemstributyl phosphatesalting-out agentsolvate numberRaman spectrathermodynamic investigation into extractionextraction phosphoric acid (EPA).ReferencesSamonov A.E., Samonov A.A. Kto osvoit redkozemel’nyi «Klondaik» [Who will master the rare earth «Klondike»]. Khimiya i Biznes. 2006. No. 6. P. 57—61.Samonov A.E., Samonov A.A. Kto osvoit redkozemel’nyi «Klondaik» [Who will master the rare earth «Klondike»]. Khimiya i Biznes. 2006. No. 6. P. 57—61.Belokoskov V.I., Smirnova I.P., Lebedev V.N. Ekstraktsionnoe izvlechenie RZE iz redkozemel’nogo apatitovogo kontsentrata [Solvent extraction rare earth elements from apatite concentrate]. In: Tekhnologiya i izuchenie soedinenii redkikh elementov [The technology and studying of rare elements]. Apatity: Kol’skii nauchnyi tsentr AN SSSR, 1983. P. 143—152.Belokoskov V.I., Smirnova I.P., Lebedev V.N. Ekstraktsionnoe izvlechenie RZE iz redkozemel’nogo apatitovogo kontsentrata [Solvent extraction rare earth elements from apatite concentrate]. In: Tekhnologiya i izuchenie soedinenii redkikh elementov [The technology and studying of rare elements]. Apatity: Kol’skii nauchnyi tsentr AN SSSR, 1983. P. 143—152.Plaskin I.N. Ionnyi obmen i ekstraktsiya v protsessakh pererabotki rud [Using of ion exchange and solvent extraction in the processing of ore]. In: Ionoobmennye i ekstraktsionnye metody v khimiko-obogatitel’nykh protsessakh [Using of ion-exchange and extraction in chemical and concentrating processes]. Moscow: Nauka, 1965. P. 3—13.Plaskin I.N. Ionnyi obmen i ekstraktsiya v protsessakh pererabotki rud [Using of ion exchange and solvent extraction in the processing of ore]. In: Ionoobmennye i ekstraktsionnye metody v khimiko-obogatitel’nykh protsessakh [Using of ion-exchange and extraction in chemical and concentrating processes]. Moscow: Nauka, 1965. P. 3—13.Gol’dinov V.N., Moiseev S.D., Novoselov F.I. Kompleksnaya azotno-kislotnaya pererabotka fosfatnogo syr’ya [Integrated processing of phosphate raw materials by nitric acid]. Khimicheskaya promyshlennost’. 1980. No. 4. P. 225—226.Gol’dinov V.N., Moiseev S.D., Novoselov F.I. Kompleksnaya azotno-kislotnaya pererabotka fosfatnogo syr’ya [Integrated processing of phosphate raw materials by nitric acid]. Khimicheskaya promyshlennost’. 1980. No. 4. P. 225—226.Vol’dman G.M., Zelikman A.N. Teoriya gidrometallurgicheskikh protsessov [Theory of hydrometallurgical processes]. Moscow: Intermet Inzhiniring, 2003.Vol’dman G.M., Zelikman A.N. Teoriya gidrometallurgicheskikh protsessov [Theory of hydrometallurgical processes]. Moscow: Intermet Inzhiniring, 2003.Puzikov E.A. Ekstraktsiya azotnoi kisloty i uralnitrata razbavlennym tributilfosfatom v prisutstvii vysalivatelei i ee matematicheskoe opisanie [Solvent extraction of nitric acid and uranyl nitrate by diluted tributylphosphate in the presence of salting-out agents and the mathematical description of these processes]. Radiokhimiya. 2013. Vol. 55. No. 4. P. 302—308.Puzikov E.A. Ekstraktsiya azotnoi kisloty i uralnitrata razbavlennym tributilfosfatom v prisutstvii vysalivatelei i ee matematicheskoe opisanie [Solvent extraction of nitric acid and uranyl nitrate by diluted tributylphosphate in the presence of salting-out agents and the mathematical description of these processes]. Radiokhimiya. 2013. Vol. 55. No. 4. P. 302—308.Golub A.M., Mulyarchuk I.F., Olevinskii M.I. Ekstraktsiya redkozemel’nykh metallov tributilfosfatom iz nitratno-fosfatnykh system [Solvent extraction of rare earth elements from nitrate-phosphate medium by tributylphosphate]. Zhurnal prikladnoi khimii. 1968. No. 12. P. 2757—2759.Golub A.M., Mulyarchuk I.F., Olevinskii M.I. Ekstraktsiya redkozemel’nykh metallov tributilfosfatom iz nitratno-fosfatnykh system [Solvent extraction of rare earth elements from nitrate-phosphate medium by tributylphosphate]. Zhurnal prikladnoi khimii. 1968. No. 12. P. 2757—2759.Wang L., Long Z., Huang X., Yu Y., Cui D., Zhang G. Recovery of rare earths from wet-process phosphoric acid. Hydrometallurgy. 2010. Vol. 101. P. 41—47.Wang L., Long Z., Huang X., Yu Y., Cui D., Zhang G. Recovery of rare earths from wet-process phosphoric acid. Hydrometallurgy. 2010. Vol. 101. P. 41—47.Mikhailichenko A.I., Mikhlin E.B., Patrikeev Yu.V. Redkozemel’nye metally [Rare earth metalls]. Moscow: Metallurgiya, 1987.Mikhailichenko A.I., Mikhlin E.B., Patrikeev Yu.V. Redkozemel’nye metally [Rare earth metalls]. Moscow: Metallurgiya, 1987.Bushuev N.N. Tekhnologiya glubokoi ochistki EFK — odno iz prioritetnykh napravlenii malotonnazhnoi khimii [The technology of deep purification of WPA — one of the priorities of low-tonnage chemistry]. In: Proceedings of NIUIF (To 85-th anniversary). Moscow: NIUIF, 2004. P. 96—105.Bushuev N.N. Tekhnologiya glubokoi ochistki EFK — odno iz prioritetnykh napravlenii malotonnazhnoi khimii [The technology of deep purification of WPA — one of the priorities of low-tonnage chemistry]. In: Proceedings of NIUIF (To 85-th anniversary). Moscow: NIUIF, 2004. P. 96—105.Lembrikov V.M., Konyakhina L.V., Volkova V.V. Identifikatsiya primesei, nakaplivayushchikhsya v ekstragente v protsesse ochistki ekstraktsionnoi fosfornoi kisloty tri-n-butilfosfatom [Identification of impurities in the extractant, which were accumulated in the purification process of phosphoric acid by tri-n-butyl phosphate]. Zhurnal prikladnoi khimii. 2004. Vol. 77. No. 9. P. 1425—1429.Lembrikov V.M., Konyakhina L.V., Volkova V.V. Identifikatsiya primesei, nakaplivayushchikhsya v ekstragente v protsesse ochistki ekstraktsionnoi fosfornoi kisloty tri-n-butilfosfatom [Identification of impurities in the extractant, which were accumulated in the purification process of phosphoric acid by tri-n-butyl phosphate]. Zhurnal prikladnoi khimii. 2004. Vol. 77. No. 9. P. 1425—1429.Savvin S.B. Arsenazo (III). Moscow: Atomizdat, 1966.Savvin S.B. Arsenazo (III). Moscow: Atomizdat, 1966.Chirkst D.E., Dibrov I.A., Cheremisina O.V., Melikhov I.V. Rastvorimost’ fosfata tseriya (III) v fosfornoi kislote [Solubility of cerium phosphate (III) in phosphoric acid]. Zhurnal fizicheskoi khimii. 1991. Vol. 65. No. 8. P. 2180—2183.Chirkst D.E., Dibrov I.A., Cheremisina O.V., Melikhov I.V. Rastvorimost’ fosfata tseriya (III) v fosfornoi kislote [Solubility of cerium phosphate (III) in phosphoric acid]. Zhurnal fizicheskoi khimii. 1991. Vol. 65. No. 8. P. 2180—2183.Kratkii spravochnik fiziko-khimicheskikh velichin [Quick reference physico-chemical quantities]. Eds. A.A. Ravdel’, A.M. Ponomareva. Leningrad: Khimiya, 1983.Kratkii spravochnik fiziko-khimicheskikh velichin [Quick reference physico-chemical quantities]. Eds. A.A. Ravdel’, A.M. Ponomareva. Leningrad: Khimiya, 1983.Mayo D.W., Miller F.A., Hannah R.W. Course notes on the interpretation of infrared and Raman spectra. New Jersey: Wiley and Sons, 2003.Mayo D.W., Miller F.A., Hannah R.W. Course notes on the interpretation of infrared and Raman spectra. New Jersey: Wiley and Sons, 2003.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.