Библиографическое описание:Использование бинарных экстрагентов в системе противоточных экстракционных каскадов для разделения лантаноидов тяжелой группы : научное издание / С. Н. Калякин, М. А. Мулагалеева, В. И. Кузьмин, О. А. Эпов. - Текст : непосредственный // Цветные металлы. - 2025. - № 7. - С. 54-60. - Работа выполнена в рамках государственного задания Института химии и химической технологии СО РАН (проект FWES-2021-0014) с исполь зованием оборудования Красноярского регионального центра коллективного пользования ФИЦ КНЦ СО РАН. - ISSN 0372-2929, DOI 10.17580/tsm.2025.07.08.
Аннотация:Исследованы физико-химические закономерности экстракции хлоридов, сульфатов, нитратов лантаноидов тяжелой группы (HREE) при использовании бинарных экстрагентов (БЭ) на основе ди-(2-этилгексил)фосфорной кислоты (Д2ЭГФК, DEHPA), моно-2-этилгексилового эфира 2-этилгексилфосфоновой кислоты (HEHEHP), каприновой кислоты (RCOOH), три-н-октиламмина (ТОА), диоктиламина (ДОА) и сольватирующих добавок - нитрата три-н-октиламина (ТОА·HNO<sub>3</sub>), нитрата диоктиламина (ДОА·HNO<sub>3</sub>). Введение в органическую фазу сольватирующих добавок исключает образование в ней осадков при экстракции лантаноидов. Предложены уравнения основных гетерогенных реакций, позволяющие описать экстракцию в широком диапазоне концентраций компонентов. Приведенные в работе изотермы экстракции лантаноидов тяжелой группы при использовании БЭ в присутствии сольватирующей добавки нитратов аминов имеют S-образный вид. На основании изотерм рассчитаны концентрационные константы бинарной экстракции хлоридов, сульфатов и нитратов лантаноидов тяжелой группы. Показано, что процесс экстракции лантаноидов можно описать количественно на основе уравнений концентрационных констант бинарной экстракции в широком диапазоне концентраций лантаноидов и составов экстрагентов. Предложены составы БЭ с требуемыми свойствами на основе фосфорсодержащих органических кислот - HEHEHP, Д2ЭГФК, высокомолекулярного органического амина ТОА и сольватирующей добавки ТОА·HNO<sub>3</sub>. Установлено, что экстрагенты на основе HEHEHP эффективны для разделения лантаноидов тяжелой группы внутри группы. Кроме того, селективность экстрагентов на основе ДOA выше, чем для ТОА. Разработаны математические модели процессов экстракции лантаноидов тяжелой группы при использовании БЭ и противоточных экстракционных каскадов с БЭ. Предложена рациональная схема экстракционных каскадов для последовательного выделения лантаноидов тяжелой группы. При использовании предложенных БЭ для разделения всех лантаноидов тяжелой группы необходима система противоточных каскадов, содержащая более 400 отдельных экстракционных ступеней.
Physicochemical regularities of extraction of chlorides, sulfates, nitrates of heavy lanthanides (HREE) were investigated using binary extractants (BE) based on di-(2-ethylhexyl)phosphoric acid (DEHPA), mono-2-ethylhexyl ester of 2-ethylhexylphosphonic acid (HEHEHP), capric acid (RCOOH), tri-n-octylammine (TOA), dioctylamine (DOA) and solvating additives - tri-n-octylamine nitrate (TOA·HNO<sub>3</sub>), dioctylamine nitrate (DOA·HNO<sub>3</sub>). Introduction of solvating additives into the organic phase eliminates formation of precipitates therein during extraction of lanthanides. Equations of the main heterogeneous reactions are proposed, allowing to describe extraction in a wide range of component concentrations. The presented isotherms of heavy group lanthanide extraction using BE in the presence of a solvating additive of amine nitrates have an S-shape. Based on the isotherms, the concentration constants of binary extraction of chlorides, sulfates and nitrates of heavy group lanthanides were calculated. It is shown that the lanthanide extraction process can be described quantitatively based on the equations of concentration constants of binary extraction in a wide range of lanthanide concentrations and extractant compositions. BE compositions with the required properties based on phosphorus-containing organic acids - HEHEHP, DEHPA, high-molecular organic amine TOA and the solvating additive TOA·HNO<sub>3</sub> are proposed. It was found that HEHEHP-based extractants are effective for separating heavy group lanthanides within the group. In addition, the selectivity of DOA-based extractants is higher than for TOA ones. Mathematical models of heavy group lanthanide extraction processes using BE and countercurrent extraction cascades with BE have been developed. A rational scheme of extraction cascades for the sequential isolation of heavy group lanthanides has been proposed. When using the proposed BE, a countercurrent cascade system containing more than 400 individual extraction stages is required to separate all heavy group lanthanides.
