Способ извлечения иттербия из фосфорсодержащего минерального сырья

 

Использование: получение иттербия из апатита с использованием микроорганизмов. Сущность изобретения: апатит обрабатывают культуральной жидкостью Rhizopus arrhizus. Соотношение Т : Ж = 1 : (5 - 10), рН ~ 4,0 - 4,5. Иттербий селективно переходит в раствор. Выщелачивание других РЗЭ не превышает 6,3%. 1 табл.

Изобретение относится к биотехнологии и цветной металлургии, а именно к получению редкоземельных элементов (РЗЭ) при переработке минерального сырья, например апатита, с использованием микроорганизмов.

Известен способ извлечения иттербия из минерального сырья с использованием минеральных кислот. Для этого минеральное сырье (апатит) обрабатывают азотной кислотой при соотношении Т:Ж немного меньше, чем 1:1. Извлечение иттербия, как и других РЗЭ, не превышает 80% [1] Недостатком этого способа является необходимость использования концентрированных минеральных кислот, что требует дорогостоящего антикоррозионного оборудования. Кроме того, возникает опасность загрязнения окружающей среды кислыми стоками, содержащими токсичные тяжелые металлы.

Наиболее близким к предлагаемому является способ извлечения иттербия из циркона под действием культуры Acinetobacter methanolica, образующей глюконовую кислоту из глюкозы [2] Сущность способа заключается в том, что наращивают биомассу Acinetobacter methanolica с использованием метанола в качестве источника углерода и энергии. Навеску биомассы (около 0,8 г в пересчете на сухую биомассу) вносят в колбу на 500 мл, содержащую 3 г измельченного минерального сырья и 100 мл 15%-ного раствора глюкозы. Продолжительность обработки при 32^оС составляет 10 сут. Эффективность выщелачивания иттербия под действием глюконовой кислоты составляет 59,5% Недостатками данного способа являются невозможность селективного извлечения иттербия, большая длительность процесса, использование пищевого сырья глюкозы и высокотоксичного метанола. Кроме того, биомасса частично сорбирует перемещенные в раствор элементы, что приводит к их потерям или требует введения дополнительной стадии десорбции.

Целью предлагаемого изобретения является повышение выхода и селективности извлечения иттербия.

Цель достигается тем, что исходное минеральное сырье обрабатывают культуральной жидкостью Rhizopus arrhizus при соотношении Т:Ж 1:5-1:10, рН 4,0-4,5. В процессе обработки культуральная жидкость Rhizopus arrhizus взаимодействует с минеральным сырьем, селективно переводя в раствор иттербий. Выщелачивание других РЗЭ не превышает 6,3% Особенности процесса таковы, что если соотношение Т:Ж больше 1:5, то не обеспечивается нужная степень извлечения иттербия из-за низкой концентрации суммы выщелачивающих соединений. Проведение процесса при Т:Ж меньше 1:10 нецелесообразно, так как извлечение иттербия при этом не возрастает, а экономичность процесса понижается.

Использование культуральной жидкости Rhizopus atthizus с рН в пределах 4,0-4,5 обусловлено, тем, что при рН ниже 4,0 селективность извлечения иттербия снижается за счет вымывания остальных РЗЭ, главным образом скандия, а при рН выше 4,5 начинается осаждение малорастворимого гидроксида иттербия и исключается возможность переведения этого элемента в раствор.

Опыты проводили с образцами Кольского апатита с содержанием иттербия 1% Культивирование Rhizopus arrhizus c целью получения культуральной жидкости осуществляют при 30^оС на среде следующего состава, г/л: сахароза 30; (NH₄)₂SO₄ 1; MgSO₄ 0,2; K₂HPO₄ 1; дрожжевой экстракт 0,1. В качестве посевного материала использовали суспензию спор Rhizopus arrhizus в стерильной водопроводной воде. Продолжительность культивирования 72 ч. Полученную культуральную жидкость отделяют от биомассы грибов декантацией или фильтрованием через бумажный фильтр.

Значения степени извлечения редкоземельных элементов из сырья в зависимости от параметров процесса представлены в таблице. Способ извлечения иллюстрируется следующими примерами.

П р и м е р 1. В колбу Эрленмейера емкостью 250 мл внесли 10 г апатита и 100 мл культуральной жидкости Rhizopus arrhizus ВКМ G-489 с рН 4,5. В контрольные колбы вместо культуральной жидкости внесли 100 мл дистиллированной воды, подкисленной фосфорной кислотой до рН 4,5. Колбы поместили на качалку (250 об/мин) при 20^оС на 5 ч. Затем раствор отделили от твердой фазы декантированием и провели анализ на содержание РЗЭ. В контрольном варианте РЗЭ в растворе не обнаружены, в варианте с культуральной жидкостью выход иттербия в раствор составил 100% а извлечение лантана, церия, неодима, иттрия и скандия не превысило 1,0% П р и м е р 2. Процесс проведен так же, как указано в примере 1, за исключением того, что Т:Ж составляло 1:5. Продолжительность процесса 5 ч, рН раствора 4,0. В раствор перешло 100% иттербия, выщелачивание остальных элементов не превысило 1,5% Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет повысить выход и селективность извлечения иттербия из минерального сырья апатита и значительно сократить продолжительность проведения процесса, а именно с 10 сут до 5 ч.

П р и м е р 3. Процесс проведен, как указано в примере 1, за исключением того, что была использована культуральная жидкость штамма Rhizopus arrhizus ВКМ F-496, Т:Ж составляло 1:5, а рН раствора 4,0. В раствор перешло 100% иттербия, выщелачивание остальных элементов не превышает 1,7% П р и м е р 4. Процесс проведен, как указано в примере 1, за исключением того, что была использована культуральная жидкость штамма Rhizopus arrhizus ВКМ F-498, а Т:Ж составляло 1:6,7. В раствор перешло 100% иттербия, выщелачивание остальных элементов не превышает 0,6%

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ИТТЕРБИЯ ИЗ ФОСФОРСОДЕРЖАЩЕГО МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ, включающий обработку исходного материала культуральной жидкостью микроорганизмов, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода и селективности извлечения иттербия в раствор, в качестве микроорганизмов используют грибы вида Rhizopus Arrhizus и обработку ведут при соотношении Т Ж 1 (5 10) и значениях рН 4,0 4,5.

РИСУНКИ

Рисунок 1