📄Работа №102059

Тема: РАЗРАБОТКА СОРБЦИОННОЙ ТЕХНОЛОГИИ ИЗВЛЕЧЕНИЯ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ИЗ РАСТВОРОВ ПОДЗЕМНОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ УРАНА

📝

Тип работы Авторефераты (РГБ)

📚

Предмет физика

📄

Объем: 22 листов

📅

Год: 2016

👁️

250 руб.

🛒 Купить работу

Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям

Узнать цену на написание

ℹ️ Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.

📋 Содержание 📖 Введение ✅ Заключение 📕 Литература 🔍 Похожие 🛒 Купить

📋 Содержание

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
ВЫВОДЫ
СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

📖 Введение

Актуальность и степень разработанности темы
В связи с восстановлением производства редкоземельных элементов в России, большой интерес представляет поиск новых избирательных методов их извлечения из различных источников, содержащих РЗЭ.
Учитывая, что природные рудные скопления РЗЭ на данный момент и ближайшую перспективу далеки от освоения, встает задача попутного извлечения РЗЭ на действующих производствах горно-металлургического и химического комплекса, а также переработки накопленных техногенных отходов, которые отличаются приемлемым, для промышленного освоения, содержанием РЗЭ. Широкое использование таких источников позволит повысить ресурсосбережение в огромных масштабах за счет экономии эксплуатационных и капитальных затрат на разведку и добычу минерального сырья, отчасти решит экологическую проблему и позволит в короткий срок запустить добычу РЗЭ. Среди перспективных источников, богатых редкоземельными элементами, следует выделить промпродукты переработки урановых руд - возвратные растворы подземного выщелачивания (ПВ) урана.
К особенностям переработки растворов ПВ урана следует отнести, как правило, низкое содержание РЗЭ и сложный химический состав. В этой связи, многие отработанные промышленностью технологии концентрирования и извлечения РЗЭ в данном случае, оказываются непригодными и малопроизводительными.
Сорбционное извлечение РЗЭ представляются наиболее целесообразными на этапе первичного концентрирования.
Изучению сорбционных методов концентрирования РЗЭ из многокомпонентных растворов было посвящено много работ проводимых более 40 лет назад, в связи с решением проблем «ториевого цикла». Вторичный характер задач по концентрированию РЗЭ не мотивировал исследователей на полноценные, законченные исследования по этому вопросу. Поэтому, необходимо констатировать, что известные в настоящее время технологии выделения РЗЭ из высокоминерализованных растворов и пульп не отвечают совокупности требований, предъявляемых к современным ресурсосберегающим технологиям, что делает актуальным проведение исследований по поиску и синтезу сорбентов с улучшенными характеристиками для эффективного решения таких технологических задач.
Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки России, соглашение о предоставлении субсидии от 29.09.2014 г. № 14.581.21.0002 (уникальный идентификатор соглашения КРМЕР!58114Х0002), в рамках ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы».
Цель работы заключается в разработке сорбционной технологии извлечения РЗЭ из растворов подземного выщелачивания урана.
В связи с поставленной целью основными задачами исследования являются:
- исследование различного класса ионитов для селективной сорбции РЗЭ из возвратных растворов ПВ урана;
- изучение экстракции РЗЭ фосфорсодержащими экстрагентами и импрегнатами на их основе;
- разработка сорбционной технологии извлечения редкоземельных элементов из растворов ПВ урана на основе установленных закономерностей;
- испытание разработанной технологии сорбционного извлечения РЗЭ из возвратных растворов ПВ урана в условиях действующего производства.
Научная новизна и теоретическая значимость исследования:
1. Впервые показано, что использование макропористых сульфокатионитов с повышенным содержанием дивинилбензола (ДВБ), позволяет выделить РЗЭ из сульфатных растворов с высоким содержанием железа и алюминия.
2. Впервые синтезированы амиды 2-фосфорил-феноксиуксусных кислот.
Установлено, что эффективность экстракции РЗЭ амидами 2-фосфорил-феноксиуксусных кислот резко увеличивается в присутствии ионной жидкости бис[(трифторметил)сульфонил]имида 1-бутил-3-метилимидазолия.
3. Впервые ссинтезирован ряд импрегнатов на основе полимерного носителя и октилового эфира пентилфосфоновой кислоты, смеси пара-, мета- и орто-изомеров ди(толил)фосфиновых кислот и диалкилфосфата тетраалкиламмония для эффективного группового выделения РЗЭ из сульфатных растворов.
Практическая значимость работы:
1. Исследовано поведение РЗЭ при экстракции амидами 2-фосфорил- феноксиуксусных кислот, 2-фосфорилфенолами, амилфосфоновой кислотой и фосфорилподандами кислотного типа для концентрирования и разделения РЗЭ из сульфатных растворов. Показано, что по экстракционным и селективным свойствам по отношению РЗЭ, исследованные материалы не уступают, а целом ряде случаев превосходят Д2ЭГФК - хорошо известный эффективный экстрагент (ТВЭКС) для РЗЭ.
2. Показана возможность отделения РЗЭ от породообразующих и радиоактивных элементов с использованием синтезированных импрегнатов и ТВЭКСов. Полученные закономерности использованы для дезактивации получаемого концентрата РЗЭ.
3. На основе полученных экспериментальных данных разработана и испытана в производственных условиях технология извлечения РЗЭ из возвратных растворов ПВ урана с получением не менее чем 50 % коллективного концентрата.
Методология и методы исследования
При выполнении диссертационной работы использовались классические методы синтеза, выделения и очистки органических веществ, современные инструментальные методы исследования с соответствующим программным обеспечением для характеристики полученных соединений и подтверждения их строения.
Основные положения, выносимые на защиту:
- результаты изучения сорбции ионов РЗЭ макропористым сульфокатионитом;
- результаты исследования экстракционных систем на основе 2- фосфорилфеноксиуксусных кислот и их синергетических смесей с ионными жидкостями, производных 2-фосфорилфенолов, диарилфосфиновых кислот, амилфосфоновой кислоты, фосфорилподандов кислотного типа для концентрирования РЗЭ из сульфатных растворов;
- результаты исследования по очистке РЗЭ от примесей с использованием импрегнатов на основе октилового эфира пентилфосфоновой кислоты, смесьи пара-, мета- и орто-изомеров ди (толил)фосфиновых кислот и диалкилфосфата тетраалкиламмония для сорбционного концентрирования и отделения РЗЭ от примесей;
- технология извлечения РЗЭ из возвратных растворов ПВ урана.
Степень достоверности полученных результатов определяется сходимостью теоретических и экспериментальных данных, подтверждённых опытно-промышленными испытаниями, в непрерывном циклическом режиме.
Личный вклад автора
Личный вклад автора заключался в непосредственном участии на всех этапах работы: литературном поиске, планировании и проведении экспериментальных
исследований, анализе и обсуждении результатов, подготовке, в соавторстве, научных публикаций, написании диссертации.
Апробация работы:
1-я Всероссийская научно-практическая конференция «Перспективы добычи, производства и применения РЗМ» (Москва, 2010); Международная конференция «Редкоземельные элементы: геология, химия, производство и применение» (Москва, 2012); Всероссийская конференция по редкоземельным материалам «Актуальные вопросы добычи, производства и применения редкоземельных элементов в России» (Томск, 2013); 2-я Российская конференция с международным участием «Новые подходы в химической технологии минерального сырья. Применение сорбции и экстракции»; Международная научно-практическая конференция «Актуальные вопросы получения и применения РЗМ (Москва, 2014); Международная научно-практическая конференция «Актуальные вопросы получения и применения РЗМ (Москва, 2015).
Публикации
Основное содержание работы представлено в 8 статьях, опубликованных в рецензируемых научных изданиях, рекомендованных ВАК, 5 патентах на изобретение, 17 тезисах докладов на всероссийских и международных конференциях.
Структура и объем диссертации
Диссертация состоит из введения, обзора литературы, шести глав экспериментальной части, выводов, списка литературы из 223 наименований. Работа изложена на 188 страницах, содержит 102 рисунка и 42 таблицы.

✅ Заключение

1. Расчётные данные свидетельствуют, что наличие сульфат ионов в возвратных растворах ПВ урана определяет нахождение РЗЭ в виде положительно заряженных или нейтральных комплексов, которые будут играть главенствующую роль в процессах первичного концентрирования. С уменьшением рН устойчивость отрицательно заряженных комплексов РЗЭ увеличивается.
2. Исследования по выщелачиванию РЗЭ из руды Далматовского месторождения показали, что степень извлечения РЗЭ в продуктивный раствор не превышает 20-25% при существующем режиме отработки скважин. При сернокислотном выщелачивании происходит изменение соотношений РЗЭ по сравнению с соотношениями в исходной руде в сторону увеличения доли наиболее ценных элементов иттриевой группы.
3. Высокой эффективности при первичном концентрировании РЗЭ из растворов ПВ урана можно добиться с использованием макропористых сульфокатионитов с повышенным содержанием дивинилбензола. При проведении сорбции РЗЭ из растворов ПВ урана на макропористом сульфокатионите 16% ДВБ, его последующей промывки раствором I Ь80.| - 75 г/дм3, десорбциии раствором (N14)2804- 300 г/дм3 и осаждении карбонатов РЗЭ из элюатов десорбции, удается получить концентрат с содержанием РЗЭ не менее 50%.
4. Исследование новых экстрагентов для первичного извлечения РЗЭ в данной
работе позволило выделить наиболее перспективные: амиды 2-фосфорил-
феноксиуксусных кислот, производные 2-фосфорилфенолов, амилфосфоновая кислота и фосфорилподанды кислотного типа. Установлено, что по экстракционным и селективным свойствам по отношению РЗЭ, исследованные соединения не уступают, а целом ряде случаев превосходят Д2ЭГФК - хорошо известный эффективный экстрагент для РЗЭ.
5. Синтезирован ряд импрегнатов как для эффективного группового выделения, так и для разделения РЗЭ из сульфатных растворов. Изучено выделение РЗЭ импрегнатами на основе октилового эфира пентилфосфоновой кислоты, смесью пара-, мета- и орто-изомеров ди (толил)фосфиновых кислот и диалкилфосфата тетраалкиламмония Показана возможность отделения РЗЭ от основных породообразующих элементов. На практике использование данного типа сорбционных материалов удалось реализовать для дезактивации концентрата РЗЭ путём его растворения в соляной кислоте и селективной сорбции РЗЭ на ТВЭКСе 1.суаШ V? ОС 1026 при рН = 0,8-1. При этом актиний остается в растворе, а ожидаемый коэффициент очистки концентрата РЗЭ от Ас-227 составит 100.
6. Проведение укрупнённых испытаний технологии извлечения РЗЭ из растворов ПВ урана подтвердило основные закономерности, установленные в лабораторных экспериментах. В результате предварительного осаждения примесей из элюатов десорбции удалось получить концентраты карбонатов с содержанием примесей не более 1%.

Нужна своя уникальная работа?

Срочная разработка под ваши требования

Рассчитать стоимость

ИЛИ

Поиск аналога

📕 Список литературы

1. Рычков, В.Н. Кинетика сорбции ионов лантана из солянокислых растворов аминокарбоксильными и аминофосфорнокислыми амфолитами/ В.Н. Рычков, Е.В. Кириллов // Сорбционные и хроматографические процессы. - 2004. - Т.4, №4. - С. 469-474 (0.25 п.л./0.125 п.л.).
2. Рычков, В.Н. Сорбция ионов лантана из солянокислых растворов аминокарбоксильными и аминофосфорнокислыми амфолитами / В.Н. Рычков, Е.В. Кириллов // Сорбционные и хроматографические процессы. - 2004. - Т.4, №6. - С. 739-743 (0.208 п.л./0.104 п.л.).
3. Баулин, В.Е. Комплексные соединения Nd, Er, Eu с 1,6-Бис(дифенилфосфорил)- 2,5-диоксагексаном (L). Кристаллическая структура [Nd2(NO3)óL3] / В.Е. Баулин, И.С. Иванова, И.Н. Полякова, Е.Н. Пятова, В.Н. Рычков, Е.В. Кириллов, С.В. Кириллов, А.Ю. Цивадзе // Журнал неорганической химии. - 2015. - Т.60, №7. - С. 929-933 (0.208 п.л./0.026 п.л.).
4. Туранов, А.Н. Экстракция РЗЭ(111) из азотнокислых растворов бис(диарилфосфорилметил)бензолами // А.Н. Туранов, В.К. Карандашев, В.Е. Баулин, Е.В. Кириллов, С.В. Кириллов, В.Н. Рычков, А.Ю. Цивадзе // Журнал неорганической химии. - 2015. - Т.60, №8. - С. 1117-1123(0.29 п.л./0.036 п.л.).
5. Туранов, А.Н. Экстракция редкоземельных элементов и скандия амидами 2- фосфорилфеноксиуксусных кислот в присутствии ионной жидкости / А.Н. Туранов, В.К. Карандашев, В.Е. Баулин, И.П. Калашникова, Е.В. Кириллов, С.В. Кириллов, В.Н. Рычков, А.Ю. Цивадзе // Журнал неорганической химии. - 2016. - Т.61, №3. - С. 396-402. (0.29 п.л./0.036 п.л.).
6. Туранов, А.Н. Экстракция редкоземельных элементов
функционализированной ионной жидкостью 1,11 -Бис(1-метилимидазоль-3-ил)-3,6,9- триоксандекан бис(гексафторфосфатом) // А.Н. Туранов, В.К. Карандашев, В.Е. Баулин, Е.В. Кириллов, С.В. Кириллов, В.Н. Рычков, А.Ю. Цивадзе // Журнал неорганической химии. - 2015. - Т.61, №10. - С. 1383-1387. (0,16 п.л. / 0,05 п.л.).
7. Туранов, А.Н. Экстракция редкоземельных элементов 2-[2'- (метоксидифенилфосфорил)фенилдиазенил]-4-трет бутилфенолом в присутствии пикратов 1-бутил-3-метилимидазолия и триоктилметиламмония // А.Н. Туранов, В.К. Карандашев, В.Е. Баулин, Е.В. Кириллов, С.В. Кириллов, В.Н. Рычков, А.Ю. Цивадзе // Журнал неорганической химии. - 2016. - Т.61, №11. - С. 1-4. (0,16 п.л. / 0,05 п.л.).
Статьи в журналах, входящих в базы цитирования Scopus и Web of science:
8. Rychkov, V.N. Deactivation of the scandium concentrate recovered from uranium leach
liquors / V.S. Semenishchev, M.A. Mashkovtsev, E.V. Kirillov, S.V. Kirillov, G.M. Bunkov, M.S. Botalov // Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry. - 2016. -
doi:10.1007/s10967-016-4990-3 (0.29 п.л./0.048 п.л.).
Патенты:
9. Пат. 2473708 Рос. Федерация: МПК: C22B 59/00, C22B 3/08, C22B 3/24. Способ извлечения редкоземельных элементов из фосфогипса / Рычков В.Н., Кириллов Е.В., Смирнов А.Л., Язев В.А., Иванько В.А. ; заявитель и патентообладатель УрФУ. - 2011133281/02 ; заявл. 09.08.2011 ; опубл. 27.01.2013, Бюл. №3. - 6с. (0.25 п.л./0.05 п.л.).
10. Пат. 2457266 Рос. Федерация: МПК: C22B 59/00, C22B 17/00, C22B 3/24. Способ извлечения суммы редкоземельных элементов из растворов / Рычков В.Н., Кириллов Е.В., Смирнов А.Л., Дементьев А.А., Попонин Н.А. ; заявитель и патентообладатель УрФУ. - 2010154361/02; заявл. 29.12.2010 ; опубл. 27.07.2012, Бюл. №21. - 7с. (0.29 п.л./0.058 п.л.).
11. Пат. 2484162 Рос. Федерация: МПК: C22B 59/00, C22B 17/00, C22B 3/24. Способ извлечения суммы редкоземельных элементов из технологических и продуктивных растворов и пульп / Рычков В.Н., Кириллов Е.В., Смирнов А.Л., Дементьев А.А., Попонин Н.А. ; заявитель и патентообладатель УрФУ. - 2010154345/02; заявл. 29.12.2010 ; опубл. 10.07.2012, Бюл. №16. - 7с. (0.29 п.л./0.058 п.л.).
12. Пат. 2462523 Рос. Федерация: МПК: C22B 59/00, C22B 3/24. Способ
извлечения суммы редкоземельных элементов из технологических и продуктивных растворов / Рычков В.Н., Кириллов Е.В., Смирнов А.Л., Дементьев А.А., Попонин Н.А. ; заявитель и патентообладатель УрФУ. - 2010154353/02; заявл. 29.12.2010 ; опубл.
27.09.2012, Бюл. №27. - 7с. (0.29 п.л./0.058 п.л.).
13. Пат. 2462523 Рос. Федерация: МПК: C22B 59/00, C22B 3/04, C22B 3/24. Способ извлечения редкоземельных металлов из фосфогипса / Колясников С.В., Борисов М.М., Кириллов Е.В., Рыбина М.Л ; заявитель и патентообладатель ООО «Научно-производственное предприятие Уралхим». - 2011146510/02; заявл. 16.11.2011 ; опубл. 27.12.2012, Бюл. №36. - 7с. (0.29 п.л./0.072 п.л.).
Публикации в прочих научных изданиях:
14. Смирнов, А.Л. Сорбционное извлечение скандия фосфорсодержащими ионитами / А.Л. Смирнов, С.М. Титова, В.Н. Рычков, Е.В. Кириллов, Н.А. Попонин, И.А. Свирский // Сорбционные и хроматографические процессы. - 2016. - Т.16. №4. - С. 439¬445 (0.25 п.л./0.05 п.л.).
15. Рычков, В.Н. Использование импрегнированных сорбентов для извлечения РЗМ из сульфатных растворов / В.Н. Рычков, Е.В. Кириллов // Перспективы добычи, производства и применения РЗМ: Сб. материалов 1-й Всероссийской научно практической конференции. - М.: ОАО "ВНИИХТ", 2011. - С. 108-110 (0.125 п.л./0.06 п.л.).
16. Кириллов, Е.В. Сорбция ионов РЗМ ионитами различных классов из растворов подземного выщелачивания урана / Е.В. Кириллов, В.Н. Рычков // Перспективы добычи, производства и применения РЗМ: Сб. материалов 1 -й Всероссийской научно практической конференции. - М.: ОАО "ВНИИХТ", 2011. - С. 111-113 (0.125 п.л./0.06 п.л.).
17. Kirillov, E.V. Selective Recovery of Trace REE from Acid Aqueous Solution with dialkyl hydrogen phosphoric acid Impregnated Resins / E.V. Kirillov, V.N. Rychkov, M.L. Cherny //Summaries of 1st International Conference On methods and materials for Separation processes Kudowa Zdroj, Poland, 2011. - P. 160 (0.041 п.л./0.014 п.л.).
18. Рычков, В.Н. Пути экстракционно-хроматографического получения концентратов РЗМ / В.Н. Рычков, Е.В. Кириллов, Г.М. Буньков // Редкоземельные элементы: геология, химия, производство и применение: Сб. материалов Международной конференции. - М.: ОАО "ВНИИХТ", 2012. - С. 127-128 (0.083 п.л./0.028 п.л.).
19. Рычков, В.Н. Сорбция скандия из сернокислых и карбонатных растворов / В.Н. Рычков, А.Л. Смирнов, Е.В. Кириллов // Новые подходы в химической технологии переработки минерального сырья. Применение процессов экстракции и сорбции: Сб. материалов II всероссийской научной конференции с международным участием: - Апатиты: Изд. Кольского научного центра РАН, 2013. - С. 162-164 (0.125 п.л./0.06 п.л.).
20. Рычков, В.Н. Сорбция редкоземельных металлов на комплексообразующих ионитах / В.Н. Рычков, Е.В. Кириллов, С.В. Кириллов, Г.М. Буньков // Новые подходы в химической технологии переработки минерального сырья. Применение процессов экстракции и сорбции: Сб. материалов II Всероссийской научной конференции с международным участием: - Апатиты: Изд. Кольского научного центра РАН, 2013. - С. 164-166 (0.125 п.л./0.06 п.л.).
21. Рычков, В.Н. Влияние процесса гидратации на сорбцию РЗМ сульфокатионитами / В.Н. Рычков, Е.В. Кириллов, С.В. Кириллов, Г.М. Буньков // Новые подходы в химической технологии переработки минерального сырья. Применение процессов экстракции и сорбции: Сб. материалов II Всероссийской научной конференции с международным участием: - Апатиты: Изд. Кольского научного центра РАН, 2013. - С. 79-82 (0.167 п.л./0.041 п.л.).
22. Кириллов, Е.В. Источники РЗМ на Урале и технологии их переработки / Е.В. Кириллов, С.В. Кириллов, М.Л. Чёрный, В.Н. Рычков, А.М. Пастухов, А.Е. Машкин, Г.М. Буньков // Актуальные вопросы добычи, производства и применения редкоземельных элементов в России: материалы Всероссийской конференция по редкоземельным материалам «РЗМ-2013» : тезисы докладов/ под ред. Б. М. Кербеля. - Северск: Изд-во СТИ НИЯУ МИФИ, 2013. - С. 25-26 (0.083 п.л./0.012 п.л.).
23. Рычков, В.Н. Интенсификация извлечения РЗМ из фосфогипса / В.Н. Рычков,
Е.В. Кириллов, С.В. Кириллов, Б.В. Абдулазизов, Г.М. Буньков // Актуальные вопросы получения и применения РЗМ: Сб. материалов международной научно-практической конференции. - М.: ОАО «ИНСТИТУТ «ГИНЦВЕТМЕТ», 2014. - С. 90-94 (0.167
п.л./0.033 п.л.).
24. Машковцев, М.А. Сравнение нейтральных фосфорорганических экстрагентов для разделения редкоземельных элементов лёгкой группы / М.А. Машковцев, Е.В. Кириллов, Д.В. Смышляев, Г.М. Буньков // Актуальные вопросы получения и применения РЗМ-2015: Сб. материалов Международной научно-практической конференции. - М.: ОАО «ИНСТИТУТ «ГИНЦВЕТМЕТ», 2015. - С. 121-124 (0.167 п.л./0.031 п.л.).

🛒 Оформить заказ

⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.

Имя

E-mail

Телефон

Дополнительная информация

С условиями приобретения работы согласен

📋 Содержание 📖 Введение ✅ Заключение 📕 Литература 🔍 Похожие 🛒 Купить ⬆️

Оценка стоимости

Предмет *

Тип работы *

Объем работы *

Срок выполнения *

Это краткая форма заказа. После ее заполнения вы перейдете на полную форму заказа работы

Каталог работ (206481)

Статьи

»» Все статьи

Вход в личный кабинет