АО «Ведущий научно-исследовательский институт химической технологии», Москва, Россия:

И. Д. Акимова, ведущий научный сотрудник, эл. почта: akimovaid@vniiht.ru
Г. М. Чумакова, старший научный сотрудник
Т. В. Молчанова, начальник лаборатории, эл. почта: molchanovatv@vniiht.ru

ООО «Титановые инвестиции», Москва, Россия:
В. В. Головко, заместитель руководителя химического департамента по новым проектам, эл. почта: golovko@tioinvest.ru

В работе принимала участие ведущий инженер АО «ВНИИХТ» Р. С. Щипанова.

Исследован процесс экстракционного извлечения скандия из стоков гидролизной серной кислоты, являющихся отходом производства пигментного диоксида титана при переработке ильменита в ООО «Титановые инвестиции». Концентрация скандия в растворе гидролизной серной кислоты составляет 15–18 мг/дм³, титана — 2–3 г/дм³, редкоземельных металлов — ~40 мг/дм³, серной кислоты — ~300 г/дм³. В качестве экстрагента использовали смеси реагентов на основе ди-(2-этилгексил)фосфорной кислоты (Д2ЭГФК) с трибутилфосфатом (ТБФ) в керосине при различных соотношениях и моно-(2-этилгексиловый эфир)2-этилгексилфосфоновой кислоты (Р507) с ТБФ. Установлено, что наилучшее извлечение скандия достигается в системе 0,15 моль/дм³ Д2ЭГФК + 0,075 моль/дм³ ТБФ в керосине. Смесь 0,15 моль/дм³ Р507 + 0,075 моль/дм³ ТБФ практически не извлекает скандий, но экстрагирует редкоземельные металлы с коэффициентом распределения К_рΣРЗМ = 9. Отмечено повышенное эмульгирование в процессе экстракции без предварительной подготовки исходного раствора. Высказано предположение, что данное явление связано с наличием в растворе гуминовых кислот, которые способствуют образованию стабильной эмульсии при контактировании органической и водной фаз. Предложен способ предотвращения эмульгирования добавлением в исходный раствор гидрофобизирующей кремний-органической жидкости ГКЖ-11П в количестве 0,2 г/дм³ с последующей декантацией или фильтрацией раствора. Экстракцию проводили при соотношении фаз О:В = 1:(6–10) в течение 3 мин. Концентрация скандия в экстрактах составила 0,08–0,12 г/дм³, в рафинатах — 0,001–0,003 г/дм³. Реэкстракция совмещена с выделением концентрата скандия. При исследовании условий процесса установлены преимущества раствора состава 3 % NaОН + 6 % Na₂CO₃. Формирование осадка концентрата происходит при t = 60–80 ^оС в течение 30 мин. После фильтрации и промывки осадка получены образцы концентрата, содержащие 2,5–3,5 % Sc₂О₃ и 23–38 % TiО₂.

1. Коршунов Б. Г., Резник А. М., Семенов С. А. Скандий. — М. : Металлургия, 1987. — 184 с.
2. Химия и технология редких и рассеянных элементов. Ч. II / под ред. К. А. Большакова. — М. : Высшая школа, 1976. — 360 c.
3. Gupta C. K., Krishnamurthy N. Extractive metallurgy of Rare Earths. — Boca Raton : CRC Press, 2005. — 537 c.
4. Kanazawa Y., Kamitani M. Rare earth minerals and resources in the world // Journal of Alloys and Compounds. 2006. Vol. 408–412. P. 1339–1343.
5. Логвиненко И. А., Волков Н. И. и др. О возможности извлечения скандия и редкоземельных элементов из продуктивных растворов ПВ на Далматовском месторождении // в кн. «Подземное и кучное выщелачивание урана, золота и других металлов». Т. 1. Уран. — М. : Руда и металлы, 2005. С. 199–209.
6. Черный М. Л. Сорбционное извлечение редкоземельных и цветных металлов из шахтных вод и пульп : автореф. дис. ... канд. техн. наук. — Екатеринбург, 2005.
7. Шаталов В. В., Никонов В. И., Соловьева Л. Г., Паршин А. П. Производство соединений скандия при комплексной переработке различных руд // Цветные металлы. 2003. № 4. С. 58, 59.
8. Yatsenko S. P., Pyagai I. N. Red mud pulp carbonization with scandium extraction during alumina production // Theoretical Foundations of Chemical Engineering. 2010. Vol. 44, No 4. P. 563–568.
9. Быховский Л. З., Архангельская В. В., Тигунов Л. П., Ануфриева С. И. Перспективы освоения минерально-сырьевой базы и развития производства скандия в России и других странах СНГ // Минеральные ресурсы России. Экономика и управление. 2007. № 5. С. 27–32.
10. Медведев А. С., Хайруллина Р. Т., Киров С. С., Сусс А. Г. Получение технического оксида скандия из красного шлама Уральского алюминиевого завода // Цветные металлы. 2015. № 12. С. 47–52.
11. Фаворская Л. В., Кошулько Л. П., Преснецова В. А. О возможности извлечения скандия из отходов титанового производства // Технология минерального сырья. — Алма-Ата : Каз. ИМС, 1975. Вып. 2. С. 67–73.
12. Pat. 9102999 US. Methods of recovering scandium from titanium residue streams / Hartley C. J., Hazen W. W., Baughman D. R., Bemelmans C. M. A., Belits P. F., Lanyk T. J., Porter B. F., Liao Lunzhi, McAllister J., Yang Michael Shang-Yu ; publ. 10.07.2014.
13. А. с. 1406976 СССР. Способ извлечения скандия из отходов производства четыреххлористого титана / А. Б. Комаров, Э. П. Медведчиков, А. И. Чикоданов и др. Официальный бюллетень «Открытия и изобретения». — М., 1988. № 24.
14. Пат. 2417267 РФ. Способ извлечения скандия из скандий-содержащих растворов, твердый экстрагент (ТВЭКС) для его извлечения и способ получения ТВЭКСа / Горохов Д. С., Попонин Н. А., Кукушкин Ю. М., Казанцев В. П. ; заявитель и патентообладатель ЗАО «Далур» ; опубл. 27.04.2011, Бюл. № 12.
15. Пат. 2485049 РФ. Способ извлечения скандия / Федоров Е. Д., Крылова О. К., Радушинский С. М., Смирнов К. М. ; заявитель и патентообладатель ОАО «ВНИИХТ» ; опубл. 20.06.2013, Бюл. № 17.
16. Варламова Д. О., Хейн Пьей, Маунг Маунг Аунг, Чжо Сьва, Бояринцев А. В., Степанов С. И. Извлечение скандия из сернокислых растворов смесями Д2ЭГФК + сульфат МТОА(ТОА) // Успехи в химии и химической технологии. 2013. Т. 27, № 6. С. 7–11.
17. Пат. 2196184 РФ. Способ переработки скандийсодержащих растворов / Кудрявский Ю. П., Анашкин В. С., Казанцев В. П. и др. ; заявитель и патентообладатель ООО Научно-производственная экологическая фирма «ЭКО-технология» ; опубл. 10.01.2003.
18. Pat. 2016177420 А1 US. Solvent extraction of scandium from leach solutions / Duyvesteyn W. P. C. ; publ. 23.06.2016.
19. Fontana D., Pietrelli L. Separation of middle rare earths by solvent extraction using 2-ethylhexylphosphonic acid mono-2-ethylhexylester as an extractant // Journal of rare earths. 2009. Vol. 27, No. 5. P. 830–833.
20. Huang Y., Tanaka M. Solvent extraction equilibrium of dysprosium from nitric acid solutions with 2-ethylhexylphosphonic acid mono-2-ethylhexyl ester // Trans. Nonferrous Met. Soс. China. 2010. Vol. 20. P. 707–711.
21. ТУ 2435-305-05763458–2001. Трибутилфосфат технический. Технические условия. — Введ. 01-07–2001.
22. ТУ 6-09-1514–75. 1-Деканол «чистый». — Введ. 01–01–1976. 23. ТУ 38.401-58-10–01. Керосин осветительный КО-25. Технические условия.
24. Левченко Д. Н., Бергштейн Н. В., Худякова А. Д. Эмульсии нефти с водой и методы их разрушения. — М. : Химия, 1967. — 200 с.
25. Акимова И. Д., Кузнецов В. А., Никонов В. И., Большакова Н. В. Исследование поведения соединений кремния в процессах экстракционного извлечения металлов из растворов // Цветные металлы. 2003. № 4. С. 60–62.