22702

جداسازي عناصر خاكي نادر اسكانديوم و ايتريم از محلول حاوي آنها به روش استخراج حلال

كارشناسي ارشد

استخراج فلزات

1396

1399/4/4

دكتر محمدرضا ابوطالبي - دكتر سيد حسين سيدين

دكتر علي غفاري

مهندسي مواد و متالورژي

عناصر اسكانديوم و ايتريم از جمله عناصر خاكي نادر بسيار گران‌قيمت و با ارزش هستند كه همچون ساير عناصر خاكي نادر داراي كاربردهاي بسيار در بخش متـالورژي، سـراميك، الكترونيك، شيميايي و هسته‌اي هستند. يكي از مهم‌ترين راه‌ها براي جداسازي عناصر خاكي نادر اسكانديوم و ايتريم روش استخراج حلالي مي‌باشد. در اين پژوهش با استفاده از استخراج‌كننده‌هاي مختلف از جمله D2EHPA، TBP و PC88A سعي در جدايش عناصر اسكانديوم و ايتريم از محلول حاصل از حل‌سازي كنسانتره مونازيت ساغند شده است. در اين پژوهش نقش عوامل مؤثر بر بازده استخراج اسكانديوم با استفاده از فاز آلي D2EHPA،TBP به عنوان بهبود دهنده و كروزن به عنوان رقيق‌كننده، مورد ارزيابي قرار گرفته است. اين عوامل شامل غلظت استخراج‌كننده، pH اوليه محلول آبي و نسبت حجمي فاز آلي به آبي بوده كه تأثير آن بر بازدهي فرآيند بررسي شده است. بر اساس نتايج به دست آمده در pHهاي پايين‌تر از 1 مي‌توان به شرايط استخراج كامل اسكانديوم دست يافت. غلظت استخراج كننده رابطه مستقيم با بازده استخراج دارد و با غلظت 4/0 مولار D2EHPA استخراج كامل انجام شد. همچنين با توجه به نتايج، در نسبت حجمي فاز آلي به آبي 1 مي‌توان به درصد استخراج اسكانديوم بالايي دست يافت. با توجه به دياگرام مك كيب-تيل در 1O/A=، در طي يك مرحله مي‌توان تقريباً به طور كامل اسكانديوم را استخراج نمود. همچنين در مقايسه محلول بازپس‌گيري بازي و اسيدي، با استفاده از محلول 5 مولار سديم هيدروكسيد نسبت به اسيد سولفوريك 10 مولار نتايج بهتري بدست آمد. براي استخراج ايتريم ابتدا ناخالصي‌هايي از جمله تيتانيوم با استفاده از فاز آلي حاوي 15% TOA در كروزن جداسازي شد و سپس با استفاده از ترسيب هيدروكسيد و فيلتراسيون، آهن موجود در محلول جدا گرديد. پس از مرحله جداسازي ناخالصي‌ها از محلول آبي، طراحي آزمايش استخراج ايتريم و ساير عناصر خاكي نادر از جمله سريم، لانتانيوم و نئوديميوم توسط استخراج‌كننده‌هاي D2EHPA و PC88A با استفاده از نرم افزار Design Expert- 10 انجام شد. با توجه به نتايج، استخراج كامل ايتريم با استفاده از استخراج‌كننده ‌D2EHPA در pH و غلظت پايين‌تري انجام شده وليكن منجر به استخراج عناصر ناخالص و ساير عناصر خاكي نادر به همراه آن گرديد. در نتيجه با استفاده از نرم افزار شرايط بهينه براي استخراج حداكثري ايتريم در مقابل جذب ناخالصي‌هاي كم‌تر از محلول، بصورت غلظت استخراج‌كنندهM 7/0 PC88A= و 9/0 pH= با 1O/A= بدست آمد. پارامتر‌هاي مؤثر بر بازده استخراج ايتريم عواملي از جمله غلظت استخراج‌كننده، نوع استخراج كننده و pH اوليه محلول آبي بود. با توجه به نتايج، غلظت استخراج‌كننده و pH رابطه مستقيم با بازده استخراج ايتريم براي هر دو نوع استخراج‌كننده داشت.

1399/07/27

Solvent Extraction of Yetterium and Scandium from their Solutions

6/25/2021 12:00:00 AM

The present work addresses the solvent extraction of Sc and Y from their solutions .In this study the factors influencing the extraction stage including extractant concentration, pH, volume ratio of organic phase to aqueous phase, on the efficiency of extraction of Sc from aqueous solution by solvent extraction methods have been investigated. The organic phase includes D2EHPA and TBP in the Kerosene and the aqueous phase is leach liquor of Saghend- Monazit. the results of mentioned experiments showed that the extraction efficiency increases with increase of extractant concentration and extraction was completed at Vo/Va=1, 0.4M concentration of organic phase and pH=0.6 in a single-stage extraction.The scandium extracted was stripped from the D2EHPA/TBP system by 5 M NaOH and 10 M H2SO4.The results showed NaOH as basic solution was more efficient than H2SO4 as acidic solution. Before extraction of Y, impurities like Ti and Fe was separated. Solvent extraction of Ti was performed by 15 % TOA in Kerosene. For separating Fe we have used precipitation method. The extraction of Y was investigated by design of experiments (DOE) software. DOE represented PC88A=0.7M, pH=0.9 and O/A=1 condition more effective than D2EHPA for extraction also had the least impurities. Extractant concentration, first aquese solution pH and extractant type were the most effective parameters. According to the results we can deduce that the extraction efficiency varies directly with extractant concentration and pH for both type of exractants.