C, Nồng độ H2SO4 = 6N, Thời gia n2 giờ.
3.2.2.5Ảnh hƣởng của ion F đến quỏ trỡnh tỏch Ce
Kết quả khảo sỏt trờn cho thấy rằng, quỏ trỡnh tỏch mặc dự đó tỏch được xeri cú độ tinh khiết khỏ cao nhưng hiệu suất tỏch cũn nhỏ, cỡ 60 -70%. Trong hệ kết tủa hàm lượng ion SO42- khỏ cao nhưng khụng cải thiện được hiệu suất tỏch. Với lý luận đó trỡnh bày ở phần cơ sở hoỏ học của quỏ trỡnh tỏch chỳng tụi thấy cần nghiờn cứu ảnh hưởng của ion F- đến hiệu suất tỏch. Ngoài lượng F- đó cú sẵn trong dung dịch hoà tỏch, chỳng tụi cũn thờm từ bờn ngoài nhằm đỏnh giỏ ảnh hưởng này.
Thực nghiệm khảo sỏt ảnh hưởng của ion F- được tiến hành bằng cỏch cho thờm định lượng HF vào thớ nghiệm đến khi dung dịch xuất hiện kết tủa đục là điểm giới hạn cực đại lượng HF dựng để khảo nghiệm. Kết quả thớ nghiệm ảnh hưởng của F- vơớ lượng HF thờm vào trong khoảng 0,011 0,044 mol ở điều kiện
Oxit ĐH Y2O3 La2O3 CeO2 Pr6O11 Nd2O3 Sm2O3 Eu2O3 Gd2O3
% 0,9 0,4 97,3 0,13 0,28 0,06 0,05 0,21
Oxit ĐH Tb4O7 Dy2O3 Ho2O3 Er2O3 Tm2O3 Yb2O3 Lu2O3
66
C0Ln2(SO4)3 = 80 g/L, T = 600C, [H+] = 1,6M, Na2SO4/Ln3+ = 2, t = 50 phỳt được trỡnh bày ở Hỡnh 3.9.
Hỡnh 3.9 Ảnh hưởng của ion F- tới quỏ trỡnh tỏch Ce(IV).
Kết quả cho thấy, khi nồng độ HF thờm vào càng tăng thỡ hiệu suất quỏ trỡnh tỏch Ce tăng rừ rệt, độ tinh khiết của Ce(IV) tỏch được cao và cú xu thế tăng nhẹ đặc biệt là hàm lượng Ce cũn lại trong kết tủa cựng với ĐH(III) giảm đỏng kể.
Điều này cú thể được giải thớch, do trong quỏ trỡnh kết tủa sunphỏt kộp ĐH(III) dạng NaLn(SO4)2, sự cú mặt của HF cú tỏc dụng tạo phức tan Na2[CeF6] kộo Ce(IV) tan vào trong dung dịch với phản ứng tạo phức cạnh tranh theo phương trỡnh phản ứng 3.3.
Ce4+ + 6 HF = [CeF6]2- + 6 H+ (3.3) Điều này cũng khẳng định, sự cú mặt của ion F-
trong quặng đất hiếm ban đầu (dạng LnFCO3) là tỏc nhõn tớch cực cho quỏ trỡnh tỏch Ce bằng kết tủa sunfat kộp đất hiếm (III). Sự tạo phức giữa Ce(IV) và F- là nguyờn nhõn chớnh tạo cho quỏ trỡnh tỏch được thuận lợi.
Qua nghiờn cứu này cú thể đề nghị phản ứng hoỏ học của quỏ trỡnh tỏch Ce(IV) khỏi ion kim loại đất hiếm (III) như sau:
Trong dung dịch hoà tỏch, ion Ce(IV) tạo phức với ion F- theo phản ứng 3.4
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0.011 0.022 0.033 0.044 Nồng độ HF thêm vào (M) (% )
67
Ce4+ + Ln3+ + 6F- [CeF6]2- + Ln3+ (3.4) Khi thờm tỏc nhõn Na2SO4 chỉ cú ion Ln3+ bị kết tủa, khi đú xeri ở dạng phức chất [CeF6]2- tan [106]. Quỏ trỡnh tỏch xeri được mụ tả bằng phản ứng 3.5.
[CeF6]2- + Ln3+ + 2Na2SO4 [CeF6]2- + LnNa(SO4)2 + 3Na+ (3.5)
3.2.2.6 Thử nghiệm lƣợng lớn
Kết quả nghiờn cứu trờn được tiến hành thử nghiệm lượng lớn tỏch xeri bằng kết tủa sunfat kộp quy mụ 15 kg và 500 kg tinh quặng ĐH/mẻ trờn thiết bị thựng phản ứng của hệ thiết bị pilot monazit của Viện Cụng nghệ Xạ Hiếm với điều kiện phản ứng: nồng độ dung dịch đất hiếm 80 g/L, nhiệt độ 600
C, độ axớt 1,2 M, tỉ lệ Na2SO4/ĐH = 2, thời gian phản ứng 50 phỳt và khụng thờm lượng HF từ bờn ngoài. Độ tinh khiết CeO2 thu được từ dung dịch Ce(SO4)2 bằng kết tủa oxalat và nung ở 8000C trong 2 giờ được trỡnh bày ở Bảng 3.5.
Bảng 3.5 Thành phần định lượng cỏc NTĐH trong CeO2 thu được
Thử nghiệm lượng lớn cho thấy quỏ trỡnh tỏch Ce phự hợp với kết quả nghiờn cứu. Hiệu suất tỏch đạt 66,7%, độ tinh khiết Ce đạt trờn 95%. CeO2 thu được với độ tinh khiết cao cú thể sử dụng trực tiếp làm bột mài búng thuỷ tinh cũng như một số ứng dụng khỏc. Việc tỏch được phần lớn Ce ra khỏi tinh quặng ĐH cú ý nghĩa quan trọng, tạo điều kiện thuận lợi cho quỏ trỡnh phõn chia riờng rẽ cỏc NTĐH cũn lại. Kết quả sẽ tốt hơn khi thờm lượng HF bờn ngoài để tăng hiệu suất và độ tinh khiết của sản phẩm xeri. Tuy nhiờn để ứng dụng thực tế, việc sử
Oxit ĐH Y2O3 La2O3 CeO2 Pr6O11 Nd2O3 Sm2O3 Eu2O3 Gd2O3 % 0.6 1.5 96.5 0.12 0.27 0.14 0.08 0.26 Oxit ĐH Tb4O 7 Dy2O3 Ho2O3 Er2O3 Tm2O3 Yb2O3 Lu2O3 % 0.4 0.12 0.013 0.024 0.001 0.009 0.00
68
dụng thờm tỏc nhõn HF cần phải được nghiờn cứu chi tiết về giỏ thành sản phẩm và ảnh hưởng của F- tới quỏ trỡnh phõn chia cỏc NTĐH tiếp theo.
Như vậy, quỏ trỡnh tỏch xeri ở dạng Ce(IV) bằng phương phỏp kết tủa sunfat kộp cỏc đất hiếm(III) được thực hiện theo phương ỏn đạt hiệu quả ở cỏc điều kiện:
Nồng độ dung dịch đất hiếm đầu = 80 g/L
Tỉ lệ Na2SO4/ Ln2O3 = 2
Nhiệt độ phản ứng T = 50 600C
Nồng độ axit (H2SO4) = 1,6 M (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Thời gian phản ứng t = 50 phỳt
Hiệu suất quỏ trỡnh tỏch Ce đạt > 65%, độ tinh khiết Ce > 95%.