Методы разделения РЗЭ

В ближайшие годы на мировом рынке сохранится тенденция на рост спроса на разделенные РЗЭ и их соединения, несмотря на то, что разделение РЗЭ одна из сложнейших задач химической технологии редких элементов. В настоящее время все РЗЭ получают в промышленных масштабах. Успехи в промышленности получения РЗЭ высокой степени чистоты достигнуты благодаря применению современных методов разделения экстракции и ионного обмена.

Тем не менее, и классические методы разделения: дробная кристаллизация, дробное осаждение, селективное окисление – восстановление, хотя и менее эффективны, но благодаря своей простоте и использованию дешевых реагентов сохраняют определенное значение на начальных стадиях разделения. Необходимо отметить, что методами дробной кристаллизации и дробного осаждения можно получить только концентраты отдельных групп РЗЭ.

Рассматривая проблему разделения следует отметить некоторые общепринятые и обоснованные приемы, позволяющие осуществить разделение наиболее рационально

- разделение РЗЭ на подгруппы цериевую и иттриевую;

- выделение из элементов подгруппы наиболее распространенных: из цериевой церий и лантан, а из иттриевой – иттрий.

Рассмотрим подробнее методы разделения.

ДРОБНАЯ КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ

Способ основан на увеличении растворимости двойных нитратов РЗЭ и магния (2Ln(NO₃)₃×3Mg(NO₃)₂×24H₂O от лантана к лютецию (рис.13). Кроме этого растворимость двойных нитратов зависит от концентрации азотной кислоты и температуры.

Практически процесс осуществляют следующим образом. К раствору нитратов РЗЭ добавляют нитрат магния и кристаллизуют из растворов двойные нитраты лантана, празеодима и неодима. Отфильтровывают и добавляют азотную кислоту (до концентрации 51,5%) и кристаллизуют двойные нитраты самария, европия, гадолиния. В маточном растворе остаются тяжелые РЗЭ подгруппы иттрия.

Для разделения РЗЭ иттриевой подгруппы можно использовать дробную кристаллизацию броматов.

ДРОБНОЕ ОСАЖДЕНИЕ

По сравнению с дробной кристаллизацией, дробное осаждение более эффективно, но осуществить его более сложно: необходимо избегать местных пересыщений, требуется фильтрование зачастую трудно фильтруемых осадков.

Осаждение гидроксидов РЗЭ аммиаком или раствором щелочи применяют для разделения на иттриевую и цериевую группы, отделения тория. В этом случае разделение происходит из-за различия их рН осаждения (табл.6).

Таблица 6. – Значения рН осаждения гидроксидов РЗЭ

Необходимое рН раствора достигают введением в аммиака, что снижает вероятность местного пересыщения.

Разделять РЗЭ на группы можно и за счет различия в растворимость двойных сульфатов РЗЭ цериевой и иттриевой групп (рис. 5).