АО «Гиредмет», Москва, Россия:

О. В. Юрасова, заведующая лабораторией, эл. почта: OVYurasova@giredmet.ru
А. А. Гасанов, руководитель отделения особо чистых веществ, редких и редкоземельных металлов, эл.почта: AAGasanov@giredmet.ru
С. А. Василенко, инженер технолог

ООО «Делфин Аква», Москва, Россия:

Т. А. Харламова, старший научный сотрудник, эл. почта: harlamova_tanya@list.ru

В работе принимали участие сотрудники АО «Гиредмет» А. Ф. Алафердов, Т. В. Добрынина, Т. В. Федулова.

Электрохимическое окисление церия (III) в сочетании с жидкостной экстракцией давно применяют в практике разделения редкоземельных металлов (РЗМ). В статье предложены современные конструкции оборудования для извлечения церия из концентрата РЗМ:
– новая модель электролизера диафрагменного типа для проведения процесса окисления церия (III);
– каскад из экстракторов центробежного типа (вместо традиционных смесительно-отстойных) для извлечения церия (IV) из суммы РЗМ.
На лабораторном электролизере с использованием модельных растворов исследован процесс окисления церия (III). Экспериментально подтверждено, что нагревание анолита до 55 ^оС дает положительные результаты, однако рост температуры выше этого значения замедляет процесс окисления церия вследствие роста температуры католита и повышения скорости восстановления HNO₃. Изучено влияние анодной плотности тока на выход по току процесса окисления церия. Определены параметры процесса для достижения окисления >99 % церия. По результатам исследования и отработки режимов окисления церия (III) на модельных растворах проведены испытания с технологическими растворами, полученными из концентратов РЗМ, выделенных из минерального лопаритового сырья. Найдены условия, позволяющие достичь окисления более 99 % церия в технологических растворах РЗМ при расходе электроэнергии 0,6–0,7 кВт/ч на 1 кг СеО₂. Проведены исследования извлечения церия из окисленных технологических растворов и очистки его от примесей РЗМ методом экстракции в условиях предотвращения инверсии фаз. В качестве экстрагента использован 80%-ный трибутилфосфат. Определены коэффициенты распределения РЗМ, факторы разделения церия (IV) и сопутствующих РЗМ, а также емкость экстрагента по церию. Выполнены предварительные расчеты для моделирования процесса экстракционного извлечения и разделения церия в каскаде, организованном в делительных воронках. Проведены испытания процесса и корректировка его режимов. Полученные результаты реализованы на лабораторном экстракционном каскаде, состоящем из 20 экстракторов центробежного типа. После выхода на равновесие отмечена стабильная работа экстракционной установки. Получен диоксид церия чистотой >99,5 %.
Работа выполнена в рамках Соглашения № 14.579.21.0049 от 26.08.2014 г. с Минобрнауки РФ (уникальный идентификатор ПНИ RFMEFI57914X0049).

1. Poscher A., Luidold S., Schnideritsch H., Antrekowitsch H. Chapter 14 — Extraction of Lanthanides from Spent Polishing Agent // Rare Earth Industry. Technological, Economic, and Environmental Implications / ed. Ismar Borges De Lima, Walter Leal Filho. — Amsterdam : Elsevier, 2016. P. 209–222.

2. Михайличенко А. И., Михлин Е. Б., Патрикеев Ю. Б. Редкоземельные металлы. — М. : Металлургия, 1987. — 233 с.
3. Zhao H. L., You Q. C., Chun A. M. Electrochemical Oxidation of Ce (III) to Ce (IV) in Mixed Acid (H₂SO₄ and CH₃SO₃H) // Advanced Materials Research. 2012. Vol. 588–589. P. 90–94.
4. Нечаев А. В., Шестаков С. В., Козырев А. Б. и др. Выделение суммы оксидов неодима и празеодима из суммы карбонатов РЗЭ производства ОАО «СМЗ» // Сб. матер. II Российской конференции с международным участием «Новые подходы в химической технологии минерального сырья». — Санкт-Петербург, 3–6 июня 2013. С. 151–152.
5. Abreu R. D., Morais C. A. Purification of rare earth elements from monazite sulphuric acid leach liquor and the production of highpurity ceric oxide // Minerals Engineering. 2010. Vol. 23, No. 6. P. 536–540.
6. Гасанов А. А., Юрасова О. В., Харламова Т. А., Алафердов А. Ф. Конструкция электролизеров для окисления церия // Цветные металлы. 2015. № 8. С. 50-53. DOI: 10.17580/tsm.2015.08.06.
7. Пат. 2516226, МПК С 25 В 9/00. Электрохимическая модульная ячейка для обработки растворов электролита / Бахир В. М. ; заявл. 21.02.2012 ; опубл. 27.08.2013, Бюл. № 24.
8. Баулин А. А. Экстракционное разделение редкоземельных элементов жидкими мембранами в нестационарных условиях : дис. ... канд. техн. наук. — СПб., 2005. — 126 с.
9. Поздеев С. С., Кондратьева Е. С., Губин А. Ф., Колесников В. А. Электроокисление ионов церия (III) в электролизере мембранного типа // Успехи в химии и химической технологии. 2014. Т. 28, № 5. С. 98–100.
10. Ритчи Г. М., Эшбурк А. В. Экстракция: принципы и применение в металлургии : пер. с англ. — М. : Металлургия, 1983. — 480 с.
11. Труды НИКИМТ : в 7 т. Т. 5. Центробежные экстракторы ЦЕНТРЭК / под общ. ред. Л. Н. Щавелева. — М. : ИздАТ, 2003. — 224 с.
12. Касаткин А. Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. — М. : Химия, 1971. — 784 с.
13. Alders L. Liquid-liquid extraction. — Amsterdam : Elsevier, 1955.
14. Вольдман Г. М. Основы экстракционных и ионообменных процессов гидрометаллургии. — М. : Металлургия, 1982. — 376 с.
15. Апанасенко В. В., Вольдман Г. М. Расчет материальных балансов технологических процессов с использованием электронных таблиц Excel // Цветные металлы. 2010. № 9. С. 59–66.