Способ группового концентрирования редкоземельных элементов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 133302 5114 С 01 Б 1 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ гагьоп 111 пйасг шаг госКв"- шдяггу" 294. ОНЦЕНТРИРОВАМЕНТОВ ние относиткой химии, а трированияиспользох объектов,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Институт геохимиии аналитической химии им. В.И. Вернадского(56) Смирнова Е.В. и Конусова В,В,Спектральное и химико-спектральноеопределение редкоземельных элементовв геологических материалах, в сб.Геохимия редкоземельных элементов вэндогенных процессах. - Новосибирск:Наука, 1982, с. 3-10.ЯугйепЬасЬ А. еС а 1, "Сгопр яераоГ гаге еагйЬ е 1 ешепсв Ьу1 хцпдй ехгасСт.оп аког пепгопхоп апа 1 уят.в оЕ яь.1 сагеой Кай 1 оапа 1 У 1 са 1 с 1 те 1983, ч. 8, И 2, р.р.283(54)СПОСОБ ГРУППОВОГО НИЯ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕ (57) Настоящее изобрет ся к области аналитиче именно к методам конце элементов, и может быт вано при анализе сложны С целью повышения чистоты выделяемого концентрата и степени концентрирования элементов, а также обеспечения воэможности количественного выделения скандия после разложения пробы смесью НС 10 и НР. Экстракционное отделение железа и выделяемых элементов ведут 0,1.-0,2 М раствором нитрата или хлорида три-н-октиламина в бензоле или толуоле. При этом отделение железа осуществляют из 6-8 М соляной кислоты с последующим снижением кислотности водного раствора выпариванием до влажных солей и введением в полученный остаток расплава высаливателя - трехводного нит- сФ рата лития - в количестве, обеспечивающем многократный его избыток, Последующую двукратную экстракцию и реэкстракпию суммы выделяемых эле- С ментов ведут соответственно из полученного слабокислого раствора высаливателя и 0,3-0,6 М раствором сульфата калия в 0,01-0,3 М соляной кислоте и выделяют концентрат РЗЭ, скандия и иттрия соосаждением их на двой" ном сульфате калия и стронция при СО концентрации последнего не менее 0,006 М. Обычно используют расплав Я высаливателя в количестве 20-30 г на 1 г анализируемой пробы. 1 з.п. Ф-лы, 7 табл.Изобретение относится к областианалитической химии, а именно к методам концентрирования элементов, иможет быть использовано при анализе5сложных объектов (горные породы,руды, сплавы и т.д.) на содержаниередкоземельных элементов (РЗЭ),скандия и иттрия с атомно-эмиссионным, рентгенофлуоресцентным и нейтронно-активационныи окончанием,Цель изобретения - повышение Фстоты концентрата и степени концентрирования элементов, а также обеспечение возможности количественного выделения скандия.П р и и е р 1. КонцентрировалиРЗЭ, скандий и иттрий из однограмионой нанески стандартного магкезиального базальта (СМБ). Содержание осконных компонентов э анализируемомобразце БО - 50,307., ТО - 0,967.,А 10, - 13,507, (Ге,О) - 10,77%МпО - 0,17%, МяО - 10,38%, СаО -11,237, 11 а О - 2,34%. Образец был 25ранее аттестован на содержание скандия - 0,0041+0,0003% и иттрия -0,0019+0,00027 Концентрированиепронодили следующим образом,Наэеску 1 г мелкоиэмельченной 30горной породы помещали э платиновуючашку и добанляли по 20 мл 607 НС 10,.и 40% НР и нагревали в течение двухчасов на песчаной бане, Снова добавляли НР и НС 10 и нагревание повторялиДобаэлялк к раствору 15 мл НС 10(60%) и выпаривали в течение двухчасов на песчаной бане операциюпонторялк, 40Цобанляли 2-3 мл дистиллированной вода, 10 мл концентрированнойНС 1 и выпаривали раствор досуха напесчаной бане Снова добавляли10 мл НС 1 и 2-3 мл воды и ныпаривали раствор до влажных солей.Остаток растворяли н 100 мл8 М НС 1, Раствор переносили э делктельную воронку на 150 мл и добавляли30-ЙО мл 0,2 М раствора хлорида триок"тиламипа (ТОА) в толуоле, Воронкуэнергично 1 встряхивали 20 мин. Послерасслоения водной и органической Фазорганическую фазу Отбрасыэалиь СНОэадобавляли 30-40 мл раствора ТОА н то- .луоле и экстракпию повторяли, ВоднуюФазу промывали 30-чО мл чистого толуола, затем органический раствор от"брасыватп,Водную Фазу переносили э химич,ский стакан на 150 мл и выпаривали раствор под часовыи стеклом до влажных солей. К остатку после выпаривания приливали 15-20 г расплава трехнодного нитрата лития и полученную смесь переносили в делительнуюворонку на 150 ил. Стакан дваждыополаскивали 10 мл расплава трехнодного нитрата лития и также переносили в делительную воронку.В деятельную воронку приливали15-20 мл раствора ТОА н толуоле иэнергично встряхивали н течение5 мин, После расслоения органическойи водной Фаз (если расслоение шлонедостаточно быстро или начиналосьвыпадение кристаллов нитрата лития,делительную воронку помещали на 23 мин в нагретую до 70-80 С водянуюбаню), органическую фазу переносилив чистую делительную воронку на150 мл. Экстракцию понторяли новойпорцией раствора ТОА. Органическиефазы обьединяли, водную фазу отбрасывали.К органической Фазе приливали10 мл насыщенного (0,62 М) растворасульфата калия в 0,1 М НС 1, Смесьэнергично встряхивали в течение 5 мин.После разделения Фаз водную фазуФильтровали на бумажном Фильтре (белая полоса) Фильтр промывали днам10 мл 0,6 М раствора сульфата калия,Фильтрат и промывной раствор объе-,диняж и помещали э коническую колбуна 50 мл.В отфильтрованный реэкстракт вводили по каплям 0,1 мл 1,25 М растворанитрата стронция (масса коллектора45 мг), Осадок перемешкэали с маточным раствором при комнатной температуре 30 мин,Осадок отфильтрснынали на бумажном Фильтре (белая полоса). Промывалиосадок один раз 0,3 М растноромНБО и по три раза ацетоном и дизтилоэым эфиром, После высыхания навоздухе (5-.0 мин) осадок ле".ко отделяется от фильтра. Полученный осадок является окОнчательным концентраРЗЭ, скандия и ит,рия.Концентрат РЗЭ. скандия и иттриясмешивали с буферной смесью (угольный порошок +10% ВаСО ) э соотношении1;1 э присутствии этилового спирта,Навеску этой смеси 30-ФО мг помещалин канал угольного электрода, служаше 1333025С использованием атомно-эмиссионного метода определения найдено содержание основных примесей в окончательном концентрате. Содержание кальция не превышает 1,5 10 7 от исходного, магния - 4 10 7, алюминия - 3 10 7, железа - 3 10 7, титана - 4 10 Е, натрия - 1,5 10 7, марганца - 2 10 7., хрома - 5 10 Х, кобальт в концентрате не обнаружен. 40 П р и м е р 2. С использованием 45 радиоактивных изотопов церия, европия,и лютеция на установке БЕС(Тесла, ЧССР) определяли химический выход РЗЭ при их концентрировании из 1 г СМБ. Радиоактивные изотопы вводили в раствор СМБ после вскрытия и отгонки БдР 4 (п. 1-3 примера 1). Далее проводили операции по п.п. 4-9 примера 1 с использованием различных экстрагентов и органических разбавителей. Результаты определения химического выхода РЗЭ в процессе концент" рирования из 1 г СМБ приведены в табл. 2. го анодом и имеющего форму "рюмки" (глубина канала 4,5 мм, внутренний диаметр 4 мм и высота "рюмки" в ножке 4 мм), Пробу плотно утрамбовывают. В целях уменьшения вспучивания и выброса пробы в момент поджига дуги над дном "рюмки" протачивали сквозное отверстие диаметром 0,8 мм. Противо - электрод затачивали под конус, Пробу испаряли в дуге постоянного стока до пблного ее испарения (140-150 с), сила тока 15 А. Дугу поджигали при силе тока 5 А и в течение последующих 15 с доводили при помощи реостата до максимального значения. Дуговой промежуток во время горения дуги поддерживали постоянным. Для регистрации спектра пробы использовали спектрограф ДФСс решеткой 1200 шт/мм и 20 шириной щели 14 мкм, равномерно освещаемой с помощью трехлинзовой сис, темы, Использовали для записи атомно- эмиссионных спектров спектральные пла", стинки микрочувствительностью 65 ед, 25 ГОСТ. Градуировочные графики строили при помощи образцов сравнения с заданным содержанием РЗЭ, скандия и иттрия в координатах 1= Г 1(С,).Результаты атомно-эмиссионного 30 определения РЗЭ, скандия и иттрия в концентратах СМБ приведены в табл.1,Ниже проводится обоснование выбранных экспериментальных условий для достижения этого эффекта;обоснование использовали 6-8 М соляной кислоты на стадии отделения железа представлено в табл, 3;обоснование использования 0,1- 0,2 М раствора нитрата или хлорида триоктиламина в бензоле или толуоле для экстракции железа, а также выделяемых элементов - в табл, 2.обоснование использования 0,3- 0,6 М раствора сульфата калия в 0,01- 0,3 М соляной кислоте на стадии реэкстракции РЗЭ - в табл.4;Обоснование использования 0,3-0,6 М раствора сульфата калия для соосаждения выделяемых элементов - в табл. 5;обоснование использования коллектора при соосаждении в концентрации не менее 0,006 М - в табл. 6.Сравнительные характеристики предложенного способа концентрирования РЗЭ, скандия и иттрия и прототипа суммированы в табл. 7.Формула изобретения1,Способ группового концентрирования редкоземельных элементов, включающий вскрытие анализируемой пробы отгонку кремния в виде ЯР и железа путем двукратной экстракции раствором экстрагента в органическом растворителе и последующую экстракцию и реэкстракцию выделяемых элементов преимущественно для последующего количественного определения, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения чистоты концентрата и степени концентрирования элементов, а также обеспечения возможности количественного выделения скандия, экстракцию железа и суммы выделяемых элементов ведут 0,1-0,2 М раствором нитрата или хлорида триоктиламина в бензоле или толуоле, при этом от" деление железа осуществляют из 6-8 М соляной кислоты, а экстракцию и реэкстракцию суммы выделяемых элементов ведут после предварительного введения избытка расплава высаливателя - трехводного нитрата лития из слабо- кислого раствора и 0,3-0,6 М раствором сульфата калия в 0,01-0,3 М соляной кислоте с последующим получением133302562. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что используют расплав высаливателя в количестве 20-30 г на 1 г анализируемой пробы. Т а б л и ц а 1 Опред ляемы элеме По литера-.турным данным айдено 41+ 7 ь 6-5 в 1 269,9 0,07 13,5+4, 8,5+1,9,4+0,3 ,Оф 0,8 6,0+1,3 0 0,ЗОБО,03,2 ф 0,8 О,0,01 риентировочные данныеределы определения рассчитаны при анализе 10 г СМБкритериюв Т а б имический выход РЗЭ,72 0,1 92,4 99,концентрата выделяемых элементовсоосаждением их на двойном сульфатекалил-стронция при концентрации последнега не менее 0,006 М. ичес- Содержание в СМБ мас.й 4 ния10Экстра- Разбавитель Конце гент р ациягента раэба теле,Пределопределения,мас,7.,104 фф1333025 Продолжение табл.2 Бензол 99,9 99,5 0,2 99,3 98,7 99,3 99,0 0,1 90,0 0,05 99,0 97,5 99,5 99,4 Нитрат ТолуолТОА 0,2 99,1 0,1 99 в 2 9991 98 в 6 0,2 Вензол 99)7 99,5 99,5 0,05 82,4 Таблица 3 Экстраг центПроцент экстракции РЗЭ10творитель еза вной е, М 0,2 И нитрат ТОА 6,0 Бе 2 0,05 402 0,05 0 7 0 6 Экстракция микроколичеств церия (111), европия (111)и лютеция (С16 М) из растворов НС 1 раствораминитрата и хлорида ТОА в бензоле и толуоле. Соотноше-.ние фаз при экстракции 1:1, время экстракции 20 мин,температура 20+2 С,,4 0,05 4 Т а (11) и лютеция ида ТОА раство лоте. Соотноше езкстракции 5 л Реэкстракция микроколичеств церия иэ 0,2 И растворов нитрата и хло рами сульфата калия в соляной ки фаэ при реэкстракции 1;1, времятемпература 20+2 С е Ну б нт реэкстракции РЗЭ Экстраген 0,0 6,0 Нитрат ТОА Бенэол О,онце ация одно аэе,Продолжение табл.3,01 0 9 Толуол 0,0 нзол 0,01 Продолжение табл,4 цент реэкстрвкции РЗЗ 0 99)9 99, 0,3 99,9 99,99,9 99,8 99,9 99,8 99,9 99,99,9 6 99,91 333025 14 13 Таблица 5 Степень соосвкдения РЗЭ (Ж) с сульфатом стронция в зависимости от концентрации капни в растворе С0,06 М Концентрация келия, М РЗЭ ен РЗ 12 0,21 0,27 О0 10 6,0 9 9 95 Се 1 99 7 9 9 9 91333025 15 Таблица 6 Степень осаждения церия (11 Т) и лютеция (7.)в зависимости от концентрации стронция,=0,5 ч Соосаждаемый элеонцентрация стронция, М 6 0,010 0,06 3 О,н 99 9 9 Таб лица Предложенный способВремя проведения Химический выходконцентрируемыхэлементов% 7 Концентрируемыеэлементы РЗЭ, иттрий РЗЭ, скандийиттрий Навеска анализируемого образца 00 мг Методы определеРЗЭ в полученныхконцентратах миссионныйсорбционный,луор есцентный,%,от исходного Радиоактивнаяметка водится не вводитс нцент- коэффициент абсолютного концентрирования при анализе горных пород до 220 солютноеирование Се 1 з 0 атомно- э атомно-а рентгено нейтронн марганецжелезо - кобальт 2 10 10 % не обнаружен марганец - 1007железо - 1-37.кобальт - 1-37. абсолютного концентрированияне происходит