استحصال سریم اکسید از مخلوط عناصر نادر خاکی حاصل از کنسانتره فسفات اسفوردی

یکی از چالش‌های تولید عناصر نادرخاکی(ree)، دشواری جدایش آنها از یکدیگر است. از این‌رو در تحقیق پیش‌رو امکان جداسازی و تولید اکسیدسریم خالص از کنسانتره کربناتی مخلوط ree حاوی 22.75درصد سریم، 9.4درصد لانتانیم و8.6درصد نیودیمیم (مجموع ree 41.51 درصد) حاصل از فرآوری کنسانتره فسفات اسفوردی بررسی شد. دو روش برای جدایش سریم از سایر ree استفاده شد. در روش اول، با توجه به انحلال‌پذیری کم ce4+، کلسیناسیون کنسانتره کربناتی و تبدیل کربنات‌سریم به اکسید‌سریم و انحلال انتخابی سایر ree بررسی شد. در روش دوم، قبل از ترسیب ree به فرم کربناتی، امکان اکسیداسیون سریم در محلول سولفاتی با پتاسیم‌پرمنگنات و جدایش انتخابی آن از سایر ree بررسی شد. نتایج کلسیناسیون کنسانتره کربناتی نشان داد که در صورت لیچینگ کلسین با اسید‌نیتریک 1 مولار در دمای 80 درجه سانتی‌گراد به مدت 2 ساعت، تنها 35 و 45درصد از لانتانیم و نئودیمیم حل شد. با لیچینگ کلسین توسط اسید‌نیتریک 4 مولار در دمای 80درجه و زمان 2 ساعت، اگرچه بیش از 90 درصد عناصر لانتانیم و نئودیمیم حل شد اما 35 درصد از سریم نیز به صورت محلول درآمد(لیچینگ انتخابی نبود). در روش دوم با استفاده از پتاسیم‌پرمنگنات با نسبت استوکیومتری 1.5 برابر سریم، 3.5 ph= و مدت زمان 1 ساعت، 98درصد سریم محلول به‌صورتce(oh)4 ، به‌همراه کمتر از 1 درصد از سایر ree رسوب‌کرد. هیدروکسید حاصل برای تولید ceo2 در دمای 850درجه سانتی‌گراد به‌مدت 1 ساعت کلسینه شد و در نهایت ceo2 با خلوص 99درصد به‌دست‌آمد.

Recovery of Cerium Oxide from Concentrate of Rare Earth Element Obtained from Esfordi Phosphate Concentrate

One of the challenges in the rare earth elements (REE) production industry is the difficulty of separating them from each other. Therefore, in the present study, the possibility of cerium separation from carbonate concentrate of REEs containing 22.75% Ce, 9.4% La and 8.6% Nd (total REEs of 41.51%) was investigated. Two methods were used to separate Ce from other REEs. In the first method, due to the very low solubility of Ce4+, the calcination of carbonate concentrate and conversion of cerium carbonate to cerium oxide and selective dissolution of other REEs from the calcine were investigated. In the second method, prior to the carbonate precipitation of REEs, the possibility of cerium oxidation in the sulfate solution (by using potassium permanganate) and its subsequent selective separation from other REEs was investigated. Results of the calcination (first method) showed that only 35 and 45% of La and Nd were dissolved at 80⁰C after 2 hours leaching with 1 molar nitric acid, respectively. Results of the calcine leaching with 4 molar nitric acid at 80⁰C for 2 hours showed that more than 90% of the La and Nd were dissolved. In this conditions, 35% of the Ce was also dissolved and the leaching process was not selective. In the second method, using potassium permanganate with a stoichiometric ratio of 1.5 to 1 for oxidant to Ce, pH 3.5 for 1 hour, 98% of the Ce and less than 1% of La and Nd were precipitated. The resulting hydroxide was calcined at 850⁰C for 1 h to produce CeO2 and finally a Ce oxide concentrate was obtained with 99% purity.