Журналы →  Цветные металлы →  2017 →  №9 →  Назад

Редкие металлы, полупроводники
Название Получение индивидуальных оксидов редкоземельных металлов из отходов люминофоров
DOI 10.17580/tsm.2017.09.09
Автор Василенко С. А., Юрасова О. В., Добрынина Т. В., Арзманова А. Б.
Информация об авторе

АО «Гиредмет», Москва, Россия:

С. А. Василенко, ведущий инженер-технолог
О. В. Юрасова, заведующая лабораторией технологии получения веществ особой чистоты, эл. почта: OVYurasova@giredmet.ru
Т. В. Добрынина, инженер-технолог
А. Б. Арзманова, научный сотрудник

 

В работе принимали участие А. А. Гасанов — руководитель отделения особо чистых веществ, редких и редкоземельных металлов АО «Гиредмет», Д. А. Самиева — ведущий инженер-технолог АО «Гиредмет», В. В. Апанасенко — заведующий лабораторией АО «Гиредмет».

Реферат

Рассмотрено получение индивидуальных оксидов редкоземельных металлов — европия и иттрия из отходов люминофоров методами хлорирования сырья на стадии его вскрытия и экстракции карбоновой кислотой на стадии разделения иттрия и европия. Доочистку соединений лантаноидов от нередкоземельных примесей осуществляли осаждением их оксалатов. Изучена экстракция иттрия и европия из хлоридных растворов с использованием Versatic 911, каприловой и олеиновой кислот. Для каждого экстрагента исследовано распределение металлов при регулировании рН водной фазы. Определены коэффициенты разделения пары Eu/Y карбоновыми кислотами. Максимальное значение составляет: для Versatic 911 — 2,04; для каприловой кислоты — 4,94; олеиновой кислоты — 5, что является достаточным для разделения пары в экстракционном каскаде. Недостатком Versatic 911 являются наименьшие коэффициенты разделения. Каприловая кислота характеризуется склонностью к образованию осадков в процессе экстракции. Поэтому дальнейшие исследования выполнены на олеиновой кислоте, дополнительными преимуществами которой являются доступность, низкая стоимость и российское производство. Исследования процесса экстракции иттрия и европия выполнены на модельных растворах, результаты подтверждены испытаниями на технологических растворах, содержащих 125 г/л суммы лантаноидов (96 % иттрия и 4 % европия) и до 10 г/л цинка. Выполнен расчет и смоделирован полный противоточный каскад для получения индивидуальных оксидов этих редкоземельных металлов. Чистота оксидов, полученных переработкой отходов люминофоров, составила: европия — 99,91 %, иттрия — 99,90 %. Экспериментально показано, что олеиновая кислота обладает рядом преимуществ по сравнению с другими экстрагентами. Помимо высоких значений коэффициентов разделения пары европий/иттрий (не ниже 4,0), она характеризуется значительной емкостью (от 12 до 26 г/л суммы иттрия и европия в пересчете на оксиды — в зависимости от концентрации экстрагента в разбавителе) и низкой стоимостью.

Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки России в рамках Соглашения 14.579.21.0138 от 03.10.2016, уникальный идентификатор проекта RFMEFI57916X0138.

Ключевые слова Люминофор, отходы, редкоземельные металлы, иттрий, европий, жидкостная экстракция, карбоновая кислота, экстракционный каскад
Библиографический список

1. Казанкин О. Н., Марковский Л. Я., Миронов И. А., Пекерман Ф. М., Петошина Л. Н. Неорганические люминофоры. — Л. : Химия, 1975. — 192 c.
2. Gupta C. K., Krishnamurthy N. Extractive metallurgy of rare earths, 2nd edition. — Boca Raton; New York : CRC Press, 2016. — 869 p.
3. Самсонов Н. Ю., Семягин И. Н. Обзор мирового и российского рынка редкоземельных металлов // ЭКО. 2014. № 2. С. 45–54.
4. Van den Bogaert B., Havaux D., Binnemans K., Gerven T. V. Photochemical recycling of europium from Eu/Y mixtures in red lamp phosphor waste streams // Green Chem. 2015. Vol. 17, No. 4. P. 2180–2187. DOI: 10.1039/c4gc02140a
5. Tunsu C., Ekberg C., Foreman M., Retegan T. Targeting fluorescent lamp waste for the recovery of cerium, lanthanum, europium, gadolinium, terbium and yttrium // Mineral Processing and Extractive Metallurgy. 2016. Vol. 125, No. 4. P. 199–203. DOI: 10.1080/03719553.2016.1181398.
6. Dupont D., Binnemans K. Rare-earth recycling using a functionalized ionic liquid for the selective dissolution and revalorization of Y2O3:Eu3+ from lamp phosphor waste // Green Chem. 2015. Vol. 17, No. 2. P. 856–868. DOI: 10.1039/c4gc02107j
7. Пат. 2595314 РФ. Способ переработки отходов люминофоров на основе сульфида цинка, содержащих иттрий и европий / Туляков Н. В., Гасанов А. А., Юрасова О. В., Блитман М. П. ; заявл. 02.04.2015 ; опубл. 03.08.2016, Бюл. № 24.
8. Михайличенко А. И., Михлин Е. Б., Патрикеев Ю. Б. Редкоземельные металлы. — М. : Металлургия, 1987. — 232 с.
9. Букин В. И., Зимина Г. В., Николаева И. И., Таук М. В. Разделение редкоземельных металлов жидкостной экстракцией // Цветные металлы. 2015. № 2. С. 64–70.
10. ТУ 9145-172-4731297–94. Кислота олеиновая техническая марки Б-115. — Введ. 20–01–1995.
11. Brown C. G., Sherrington L. G. Solvent extraction in industrial separation of rare earths // J. Chem. Tech. Biotechnol. 1979. Vol. 29, No. 4. P. 193–209.
12. Korpusov G. V. Extraction methods of separation of rare earth elements // Abstracts of the International solvent extraction conference ISEC-88. — Moscow, USSR, July 18–24 1988. — Moscow : Nauka, 1988. Vol. 3. P. 120–126.
13. Корпусов Г. В., Корпусова Р. Д., Вакс Г. Л., Патрушева Е. Н. Некоторые закономерности распределения редкоземельных элементов при экстракции в системе с карбоновыми кислотами // Журнал неорганической химии. 1969. Т. 14, вып. 7. С. 1912–1919.
14. Зимина Г. В., Николаева И. И., Таук М. В., Цыганкова М. В. Экстракционные схемы разделения редкоземельных металлов // Цветные металлы. 2015. № 4. С. 23–27. DOI: 10.17580/tsm.2015.04.04
15. Вольдман Г. М. Основы экстракционных и ионообменных процессов гидрометаллургии. — М. : Металлургия, 1982. — 376 с.
16. Гасанов А. А., Семенов А. А., Апанасенко В. В., Юрасова О. В. Расчет полного противоточного экстракционного каскада с обменной промывкой с использованием Exсel // Цветные металлы. 2016. № 5. С. 44–49. DOI: 10.17580/tsm.2016.05.07
17. Альдерс Л. Жидкостная экстракция. — М. : Изд-во иностранной литературы, 1962. — 258 с.

Полный текст статьи Получить
Назад