Отделение редкоземельных металлов от кобальта(II) экстрагентом на основе неодекановой кислоты и диэтилентриамина

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Для экстракции редкоземельных металлов и отделения их от кобальта(II) предложен новый реагент, синтезированный простым одностадийным методом термической конденсации диэтилентриамина с неодекановой кислотой и содержащий 30–32 мас% N,N′-(иминодиэтан-2,1-диил)-ди(неононанамид)а, 35–37 мас% 1-(2-неонониламидоэтил)-2-неононил-2-имидазолина и 30–33 мас% непрореагировавшей неодекановой кислоты. Изучена экстракционная способность реагента по отношению к самарию(III) и кобальту(II) в зависимости от кислотности водной фазы (разбавитель — 15 об%-ный раствор н-деканола в толуоле). Определены коэффициенты разделения пар Sm–Co, Pr–Co и Sm–Pr. Показана возможность применения реагента для экстракционного концентрирования редкоземельных металлов и отделения их от кобальта(II).

Full Text

Restricted Access

About the authors

Светлана Олеговна Бондарева

Уфимский федеральный исследовательский центр РАН

Author for correspondence.
Email: bondarevaso@anrb.ru
ORCID iD: 0000-0001-8545-4092

Уфимский институт химии, к.х.н.

Russian Federation, 450054, г. Уфа, пр. Октября, д. 69

Айдар Айратович Ахияров

Уфимский федеральный исследовательский центр РАН

Email: bondarevaso@anrb.ru
ORCID iD: 0000-0001-5852-8447

Уфимский институт химии, к.х.н.

Russian Federation, 450054, г. Уфа, пр. Октября, д. 69

Галина Рудольфовна Анпилогова

Уфимский федеральный исследовательский центр РАН

Email: bondarevaso@anrb.ru
ORCID iD: 0000-0001-6541-3285

Уфимский институт химии, к.х.н.

Russian Federation, 450054, г. Уфа, пр. Октября, д. 69

References

  1. Judge W. D., Azimi G. Recent progress in impurity removal during rare earth element processing: A review // Hydrometallurgy. 2020. V. 196. ID 105435. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2020.105435
  2. Jyothi R. K., Thenepalli T., Ahn J. W., Parhi P. K., Chung K. W., Lee J. Y. Review of rare earth elements recovery from secondary resources for clean energy technologies: Grand opportunities to create wealth from waste // J. Clean. Prod. 2020. V. 267. ID 122048. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2020.122048
  3. Binnemans K., Jones P. T., Blanpain B., Gerven T. V., Yang Y., Walton A., Bucher M. Recycling of rare earths: A critical review // J. Clean. Prod. 2013. V. 51. Р. 1–22. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2012.12.037
  4. Колобов Г. А., Ракова Н. Н., Мосейко Ю. В., Павлов В. В., Печерица К. А. Извлечение редкоземельных металлов из отходов магнитных сплавов и изделий из них. Сообщение 1. Отходы сплавов системы самарий–кобальт и отработанные аккумуляторные батареи // Металургія. 2016. Т. 36. № 2. С. 36–42.
  5. Fernandes A., Afonso J. C., Dutra A. J. B. Separation of nickel(II), cobalt(II) and lanthanides from spent Ni-MH batteries by hydrochloric acid leaching, solvent extraction and precipitation // Hydrometallurgy. 2013. V. 133. Р. 37–43. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2012.11.017
  6. Wang J.-Z., Tang Y.-C., Shen Y.-H. Prioritizing the acid leaching system of spent SmCo magnets through material flow cost accounting and carbon emission analysis // J. Clean. Prod. 2023. V. 417. ID 138064. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2023.138064
  7. Uysal E., Emil-Kaya E., Dursun H. N., Papakci M., Gürmen S., Friedrich B. Recovery of samarium from waste SmCo magnets via selective precipitation with ammonium bicarbonate: Optimization of process efficiency // Metals. 2024. V. 14. ID 1363. https://doi.org/10.3390/met14121363
  8. Касиков А. Г., Дьякова Л. В., Багрова Е. Г., Хомченко О. А. Экстракция кобальта(II) из хлоридных растворов смесями третичных аминов c добавками алифатических кетонов // Цв. металлы. 2019. Т. 923. № 11. С. 40–45. https://doi.org/10.17580/tsm.2019.11.04
  9. Foltova S. S., Hoogerstraete T. V., Banerjee D., Binnemans K. Samarium/cobalt separation by solvent extraction with undiluted quaternary ammonium ionic liquids // Sep. Purif. Technol. 2019. V. 210. Р. 209–218. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2018.07.069
  10. Hoogerstraete T. V., Wellens S., Verachtert K., Binnemans K. Removal of transition metals from rare earths by solvent extraction with an undiluted phosphonium ionic liquid: Separations relevant to rare-earth magnet recycling // Green Chem. 2013. V. 15. Р. 919–927. https://doi.org/10.1039/c3gc40198g
  11. Swain N., Pradhan S., Mishra S. Efficiency of Aliquat 336 for hydrometallurgical separation of Sm (III) and Co (II) from nitrate medium // Miner. Eng. 2019. V. 139. ID 105872. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2019.105872
  12. Hoogerstraete T. V., Binnemans K. Highly efficient separation of rare earths from nickel and cobalt by solvent extraction with the ionic liquid trihexyl(tetradecyl)phosphonium nitrate: A process relevant to the recycling of rare earths from permanent magnets and nickel metal hydride batteries // Green Chem. 2014. V. 16. Р. 1594–1606. https://doi.org/10.1039/C3GC41577E
  13. Kalyakin S. N., Kuzʹmin V. I., Mulagaleeva M. A. Binary extraction of lanthanide(III) chlorides using carboxylates and dialkylphosphates of secondary and tertiary amines // Hydrometallurgy. 2015. V. 151. P. 116−121. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2014.11.013
  14. Belova V. V., Tsareva Yu. V. Extraction and separation of lanthanides from aqueous chloride and nitrate media using mixtures of binary extractants based on secondary and tertiary amines // Mendeleev Commun. 2021. V. 31. P. 116−118. https://doi.org/10.1016/j.mencom.2021.01.036
  15. Matsumoto M., Yamaguchi T., Tahara Y. Extraction of rare earth metal ions with an undiluted hydrophobic pseudoprotic ionic liquid // Metals. 2020. V. 10. ID 502. https://doi.org/10.3390/met10040502
  16. Bondareva S. O., Spirikhin L. V., Lobov A. N., Murinov Yu. I. Solvent extraction of neodymium(III) from chloride solutions using a mixture of diacylated diethylenetriamines and carboxylic acids // Solvent Extr. Ion Exch. 2017. V. 35. N 5. P. 332−344. https://doi.org/10.1080/07366299.2017.1344485
  17. Zhang S., Ni S., Zeng Z., Mo D., Huang B., Sun X. A sustainable separation strategy for recovering Sm/Co from SmCo magnets with fatty acid and primary amine // J. Mol. Liq. 2023. V. 392. ID 123490. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2023.123490
  18. Patsos N., Lewis K., Picchioni F., Kobrak M. N. Extraction of acids and bases from aqueous phase to a pseudoprotic ionic liquid // Molecules. 2019. V. 24. N 5. ID 894. https://doi.org/10.3390/molecules24050894
  19. Бондарева С. О. Экстрагент на основе диэтилентриамина и неодекановой кислоты для извлечения редкоземельных металлов // Вестн. Башкир. ун-та. Химия. 2024. Т. 29. № 3. С. 148–153. https://doi.org/10.33184/bulletin-bsu-2024.3.6
  20. Volkovich V. A., Ivanov A. B., Yakimov S. M., Tsarevskii D. V., Golovanova O. A., Sukhikh V. V., Griffiths T. R. Electronic absorption spectra of rare earth (III) species in NaCl–2CsCl eutectic based melts // AIP Conf. Proceedings. 2016. ID 1767. https://doi.org/10.1063/1.4962607
  21. Xie F., An Zhang T., Dreisinger D., Doyle F. A critical review on solvent extraction of rare earths from aqueous solutions // Miner. Eng. 2014. V. 56. P. 10–28. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2013.10.021
  22. Bondareva S. O., Murinov Yu. I. Synergistic solvent extraction of erbium(III) using a mixture of neodecanoic acid with 1-(2-neononylamidoethyl)-2-neononyl-2-imidazoline // Solvent Extr. Ion Exch. 2023. V. 41. N 3. P. 317–335. https://doi.org/10.1080/07366299.2023.2187700
  23. Ali M. S., Kudrat-E-Zahan M., Haque M. M., Alim M. A., Alam M. M., Shompa J. A., Islam M. S. Mixed ligand complexes of Co(II) and Ni(II) containing organic acids and amine bases as primary and secondary ligands // Int. J. Mater. Sci. Appl. 2015. V. 4. N 4. P. 225−228. https://doi.org/10.11648/j.ijmsa.20150404.11

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Effect of equilibrium aqueous phase acidity on the degree of extraction of samarium(III) (1, 2) and cobalt(II) (3, 4) with 0.1 M neodecanoic acid solution (1, 3) and 5.8% reagent solution containing 30−32 wt% N,N′-(iminodietane-2,1-diyl)-di(neononanamide), 35−37 wt% 1-(2-neononylamidoethyl)-2-neononyl-2-imidazoline and 30−33 wt% unreacted neodecanoic acid (2, 4). Diluent — 15 vol% n-decanol solution in toluene, initial metal concentration 0.022 mol∙L–1, NaNO3 concentration 3.0 mol∙L–1, organic to aqueous phase ratio 1:1.

Download (58KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Schematic diagram of Sm(III) and Co(II) separation from a model samarium-cobalt magnetic alloy waste leaching solution using a 5.8% reagent solution. Diluent — 15 vol% n-decanol solution in toluene; O:A – organic to aqueous phase ratio.

Download (344KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences