Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», Москва, Россия:

А. В. Вальков, проф. каф. общей химии, докт. техн. наук, эл. почта: ale11534@yandex.ru

Редкоземельные металлы (РЗМ), содержащиеся в апатите, лопарите и концентратах месторождения Томтор, могут быть основой для развития редкоземельной промышленности в РФ. Наиболее ликвидны и имеют почти неограниченный спрос неодим и празеодим, диспрозий и тербий, на долю которых приходится ~80 % объема реализации выделенных индивидуальных РЗМ. Высказано предложение построить всю последовательность технических решений по выделению указанных элементов с минимальными затратами и максимальной степенью чистоты. Остальные РЗМ рассматриваются как малоликвидный продукт. Предложена последовательность разделения РЗМ-концентратов, выделенных из лопарита, апатита или концентрата месторождения Томтор, включающая выделение смеси празеодима и неодима (дидима) и смеси тербия и диспрозия (дистербия) с содержанием основного вещества 99,95–99,99 % (мас.). Для выделения дидима выбрана система 100 % трибутилфосфат – Ln(NO₃)₃ – Са(NO₃)₂, для выделения дистербия — система на основе фосфорорганических кислот (ФОК): 30 % ФОК – Ln(NO₃)₃ – HNO₃. Рассмотрено влияние коэффициента разделения, величины отбора чистого компонента и чистоты выделяемых элементов на требуемое число ступеней. Технология включает четыре экстракционных каскада. Разделение по границе празеодим – церий осуществляют без предварительного выделения церия. Для выделения дистербия последовательно отделяют на одном каскаде гольмий и более тяжелые РЗМ, а на втором каскаде — гадолиний и более легкие РЗМ. В результате разделения получают концентрат лантана – церия, дидим, дистербий, самарий-европий-гадолиниевый концентрат и концентрат иттриевых РЗМ от гольмия до лютеция.

1. Kosynkin V. D., Trubakov Yu. M., Sarychev G. A. The past and the future of the rare earths industry in Russia. Eurasian Scientific Association. Avai lable at: https://esa-conference.ru/wp-content/uploads/files/pdf/Kosynkin-Valerij- Dmitrievich.pdf.
2. Ivashchenko V. I. Raw materials base of Preсambrian rare metals in Karelia: Current conditions and development prospects. Gornyi Zhurnal. 2019. No. 3. pp. 40–44.
3. Kuleshevich L. V., Dmitrieva A. V. Rare-earth mineralization in Karelia’s alkaline and moderately alkaline complexes, associated metasomatic rocks and ores. Gornyi Zhurnal. 2019. No. 3. pp. 45–50.
4. Savelieva I. L. Russian rare earths industry: Current status, available resources. Geografiya i prirodnye resursy. 2011. No. 1. pp. 122–129.
5. Manorik P. A., Pavlyukov A. A., Bukhtiyarov V. K. High-energy permanent magnets made from neodymium-iron-boron alloys: Chemistry, materials engineering, application. Kiev : Naukova dumka, 2013. 396 p.
6. Valkov A. V., Borisov N. I., Prilipko A. I., Milevskaya N. D. The industrial technology of didymium. Khimicheskaya tekhnologiya. 2010. No. 3. pp. 159–162.
7. Igumnov S. N., Valkov V. A. Separation of rare earth elements in the system of tributyl phosphate – Ln(NO₃)₃ – Ca(NO₃)₂ in the countercurrent process. Vestnik Moskovskogo universiteta. 2017. Vol. 58, No. 3. pp. 120–125.

8. Rare earth metals. Global market. 2017. Nedradv.ru. Available at: https://nedradv.ru/nedradv/ru/msr/?obj=d63bd630c3a0d64877dd8a1ea4c5a014.
9. TU 2435-305-05763458–01. Commercial tributyl phosphate. Specifications. Introduced: 10.07.2001.
10. Acharya S., Nayak A. Separation of D2EHPA and M2EHPA. Hydrometallurgy. 1988. Vol. 19, No. 3. pp. 309–320.
11. Mikhlin E. B., Korpusov G. V. Rare earth elements of the cerium subgroup extracted with isoamyl ether of methylphosphonic acid. Zhurnal neorganicheskoy khimii. 1965. Vol. 10, No. 12. pp. 2787–2795.
12. Mikhlin E. B., Karmannikov V. P., Evteev V. V., Kazantsev V. N., Kovalev V. V., Leonov A. P., Klimenko M. A., Berezkina V. V. Method for extracting neodymium from a rare earth metal concentrate of the cerium subgroup. Patent RF, No. 2030463. Published: 10.03.1995.
13. Korpusov G. V., Eskevich I. V., Zhirov E. P. Group separation of rare earth elements by means of counter-current extraction. Extraction. Theory, application, equipment. Issue 1. Moscow : Gosatomizdat, 1962. pp. 125–142.
14. El Nadi Y. A. Effect of diluents on the extraction of praseodymium and samarium by Cyanex 923 from acidic nitrate medium. Journal of Rare Earths. 2010. Vol. 28, No. 2. pp. 215–220. DOI: 10.1016/S1002-0721(09)60083.
15. Shengting Kuang, Zhifeng Zhang, Yanling Li, Haiqin Wei, Wuping Liao. Synergistic extraction and separation of rare earths from chloride medium by the mixture of HEHAPP and D2EHPA. Hydrometallurgy. 2017. Vol. 174. pp. 78–83. DOI: 10.1016/j.hydromet.2017.09.011.
16. Junlian Wang, Guang Chen, Shengming Xu, Linyan Li. Synthesis of novel nonsymmetric dialkylphosphinic acid extractants and studies on their extraction–separation performance for heavy rare earths. Hydrometallurgy. 2015. Vol. 154. pp. 129–136.
17. Shaohua Yin, Jiannan Pei, Jinhui Peng, Libo Zhang, Srinivasakannan C. Study on mass transfer behavior of extracting La(III) with EHEHPA (P507) using rectangular cross-section microchannel. Hydrometallurgy. 2018. Vol. 175. pp. 64–69. DOI: 10.1016/j.hydromet 2017.10.027.
18. Carvalho Gomes, Paulo Sergio, Moreira Soares. Separation of rare earths by solvent extraction using DEHPA. Rem: Revista Escola de Minas. 2015. Vol. 68, No. 4. pp. 427–434.
19. Shengting Kuang, Zhifeng Zhang, Yanling Li, Haiqin Wei, Wuping Liao. Extraction and separation of heavy rare earths from chloride medium by α-aminophosphonic acid HEHAPP. Journal of Rare Earths. 2018. Vol. 36, No. 3. pp. 304–310. DOI: 10.1016/j.jre.2017.09.007.
20. Dongbei Wu, Qian Zhang, Borong Bao. Synergistic Effects in Extraction and Separation of Praseodymium(III) and Neodymium(III) with 8-Hydroxyquinoline in the Presence of 2-Ethylhexyl Phosphonic Acid Mono-2-Ethylhexyl Ester. Industrial & Engineering Chemistry Research. 2007. Vol. 46, No. 19. pp. 6320–6325. DOI: 10.1021/ie070098r.
21. Xie F., Zhang T. A., Dreisinger D., Doyle F. A critical review on solvent extraction of rare earths from aqueous solutions. Minerals Engineering. 2014. Vol. 56. pp. 10–28.
22. The chemistry and technology of rare and trace elements. Part 2. Ed. by K. A. Bolshakov. Moscow : Vysshaya shkola, 1976. p. 91.
23. Bernstrom B., Rydberg J. Studies on the Extraction of Metal Complexes. XXVIII. The Distribution of some Actinides and Fission Products between Tributyl Phosphate (TBP) and Aqueous Solutions of HNO₃ and Ca(NO₃)₂. Acta Chemica Scandinavica. 1957. Vol. 11, No. 7. pp. 1173–1182. DOI: 10.3891/acta.chem.scand.11-1173.
24. Korpusov G. V., Eskevich I. V., Patrusheva E. N., Erchenkov V. V., Alekseeva L. R. Regularities of extraction distribution of rare earth elements in neutral solutions. Extraction. Theory, application, equipment. Issue 2. Moscow : Gosatomizdat, 1962. pp. 117–140.
25. Radhika S., Kumar B. N., Kantam M. L., Reddy B. R. Liquid–liquid extraction and separation possibilities of heavy and light rare-earths from phosphoric acid solutions with acidic organophosphorus reagents. Separation and Purification Technology. 2010. Vol. 75, No. 3. pp. 295–302. DOI: 10.1016/j.seppur.2010.08.018.
26. Rabie K. A. A group separation and purification of Sm, Eu and Gd from Egyptian beach monazite mineral using solvent extraction. Hydrometallurgy. 2007. Vol. 85, No. 2-4. pp. 81–86. DOI: 10.1016/j.hydromet. 2005.12.012.
27. Wang Z. H., Ma G. X., Lu J., Li W. P., Li D. Q. Separation of heavy rare earth elements with extraction resin containing 1-hexyl-4-ethyloctyl isopropyl-phosphonic acid. Hydrometallurgy. 2002. Vol. 66, No. 1-3. pp. 95–99. DOI: 10.1016/S0304-386X(02)00109-3.
28. Valkov A. V. Method of separating gadolinium by extraction with phosphoroorganic compounds. Patent RF, No. 2518619. Published: 10.06.2014. Bulletin No. 16.