Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева, Москва, Россия:

О. Э. Абдурахмонов, аспирант, кафедра наноматериалов и нанотехнологий, эл. почта: odilzhon.abdurakhmоnov@mail.ru

МИРЭА – Российский технологический университет, Институт тонких химических технологий им. М. В. Ломоносова, Москва, Россия:
С. А. Семенов, профессор, кафедра химии и технологии редких элементов имени К. А. Большакова, докт. хим. наук

3АО ВНИИХТ, Москва, Россия:
Ю. В. Соколова, ведущий научный сотрудник, лаборатория переработки техногенного сырья, докт. техн. наук, доцент

В процессе экстракции скандия из сернокислого раствора выщелачивания красного шлама использовали эквимолярные смеси ди-(2-этилгексил)фосфорной кислоты (Д2ЭГФК) с три-н-бутил-фосфатом (ТБФ) или триоктиламином (ТОА) в керосине. Результаты показали, что при использовании смеси экстрагентов Д2ЭГФК–ТОА степень извлечения скандия (ЕSc) при росте концентрации серной кислоты увеличивается с 37 до 68 %, в то время как эти показатели для сопутствующих элементов уменьшаются, оставаясь на порядок ниже ЕSc. В случае использования смеси Д2ЭГФК–ТБФ степень извлечения скандия при росте кислотности раствора изменяется мало, оставаясь на довольно высоком уровне— 82–85 %, а степени извлечения сопутствующих элементов на порядок ниже.  Для извлеченияскандия из раствора при максимальной очистке от сопутствующих металлов провели пятиступенчатую противоточную экстракцию с использованием смеси 0,1 моль/л Д2ЭГФК и 0,1 моль/л ТБФ и при концентрации серной кислоты 2 моль/л. Результаты показали, что после трехступенчатой противоточной экстракции степень извлечения скандия достигает 96,8 %; при этом удается достичь очистки раствора от 97 % алюминия, 95 % железа, 87 % титана и 54 % циркония. Органическую фазу после трехступенчатой экстракции промывали 4,7 моль/л раствором серной кислоты при отношении объемов органической и водной фаз 1:1. Реэкстракцию проводили при объемном соотношении водной и органической фаз 2:1 раствором, содержащим 2,5 % NaOH и 6,5 % Na2CO3. Раствор отделяли от твердой фазы фильтрованием; полученный концентрат после промывки и сушки содержал 3,42 % скандия. На основе полученных данных предложена принципиальная схема извлечения скандия из сернокислого раствора выщелачивания красного шлама. Параметры экстракционного концентрирования скандия прошли апробацию в укрупненном масштабе на предприятии ООО «Интермикс МЕТ». Из раствора выщелачивания объемом 260 л экстракционным методом была получена опытная партия чернового концентрата скандия массой 100 г с содержанием, %: 2,2 Sc; 21,8 Тi; 4,3 Na; 0,6 Al; 1,7 Fe; 5,0 Zr; 0,0056 Y. При этом на стадии насыщения экстрагента был задействован каскад из 5 центробежных экстракторов (использовали 8 л 0,1 моль/л Д2ЭГФК и 0,1 моль/л ТБФ в Exxsol D100, органическая фаза находилась в рецикле, ее насыщение за счет этого составило 340 мг скандия на 1 л экстрагента).

1. U.S. Geological Survey, Mineral Commodity Summaries. 2022. Р. 146, 147.
2. Weiwei W., Pranolo Y., Cheng C. Y. Metallurgical processes for scandium recovery from various resources: A review // Hydrometallurgy. 2011. Vol. 108, Iss. 1–2. P. 100–108.
3. Liu Z., Li H. Metallurgical process for valuable elements recovery from red mud – A review // Hydrometallurgy. 2015. Vol. 155. P. 29–43.
4. Pulfold I. D., Hargreaves J. S. J., Durisova J. et al. Carbonised red mud — A new water treatment product made from a waste material // J. Enviromental Management. 2012. Vol. 100. P. 59–64.
5. Sokolova Yu. V., Koryakov V. B., Per,kov P. G. Extraction concentration of scandium(III) with production of fluoride concentrate // Rus. Jour. of Non-Ferrous Metals. 2004. Vol. 45, No. 8. P. 18–24.
6. Koryakov V. B., Sokolova Yu. V. Modeling and optimization of the parameters of scandium extraction and reextraction together with production of rough fluoride concentrate // Rus. Jour. of Non-Ferrous Metals. 2004. Vol. 45, No. 3. P. 18–25.
7. Абдурахмонов О., Семенов С., Соколова Ю. Экстракционные методы извлечения скандия из красных шламов // Экстракция и мембранные методы в разделении веществ : тезисы докладов международной конференции, посвященной 90-летию со дня рождения академика Б. А. Пурина. — М. : РХТУ им. Д. И. Менделеева, 2018. С. 36–38.
8. Zhang W., Zhang T. A., Lv G., Zhou W. et al. Extraction separation of Sc(III) and Fe(III) from a strongly acidic and highly concentrated ferric solution by D2EHPA/TBP // JOM. 2018. Vol. 70,Iss. 12. P. 2837–2845.
9. Das S., Behera S., Murmu B. M., Mohapatra R. K. et al. Extraction of scandium(III) from acidic solutions using organophosphoric acid reagents: A comparative study // Separation and Purification Technology. 2018. Vol. 202. P. 248–258.
10. Li G., Ye Q., Deng B., Luo J. et al. Extraction of scandium from scandium-rich material derived from bauxite ore residues // Hydrometallurgy. 2018. Vol. 176. P. 62–68.

11. Stepanov S., P’ei K., Boyarintsev A., Giganov V. et al. Scandium extraction from sulfuric acid solutions by mixtures of D2EHPA and MTAA sulfate in toluene // Theoretical Foundations of Chemical Engineering. 2017. Vol. 51, Iss. 5. P. 846–849.
12. Пат. 2581327 РФ. Способ извлечения скандия из красного шлама производства глинозема / Соколова Ю. В., Богатырева Е. В. ; заявл. 19.01.2015 ; опубл. 20.04.2016.
13. Hirashima Y., Mugita M., Shiokawa J. Synergistic extraction of lanthanoids with di(2-ethylhexyl)phosphoric acid and some reagents // J. Inorg. Nucl. Chem. 1976. Vol. 38. P. 1199–1202.
14. Москва В. В. Водородная связь в органической химии // Соровский образовательный журнал. 1999. № 2. С. 58–64.
15. Коршунов Б. Г., Резник А. М., Семенов С. А. Скандий. — М. : Металлургия, 1987. — 184 с.
16. Акимова И. Д., Чумакова Г. М., Молчанова Т. В., Головко В. В. Получение концентрата скандия методом жидкостной экстракции из стоков гидролизной серной кислоты производства диоксида титана // Цветные металлы. 2017. № 3. С. 63–68. DOI: 10.17580/tsm.2017.03.10.