Tecnologia em Metalurgia, Materiais e Mineração
https://tecnologiammm.com.br/article/doi/10.4322/2176-1523.20232749
Tecnologia em Metalurgia, Materiais e Mineração
Artigo Original

Separação de tório de elementos terras raras leves em soluções clorídricas por extração por solvente

Ana Carolina Santos de Souza; Luiz Rogério Pinho de Andrade Lima

Downloads: 1
Views: 512

Resumo

Monazita é um dos principais minerais de elementos terras raras leves e está sempre associada à presença de tório. Isto traz desafios no processamento devido à forte radiação, mas o aproveitamento do tório para uso como combustível nuclear após a transformação de 232Th em 233U. Portanto, a separação do tório dos elementos terras raras, após a lixiviação da monazita, é uma etapa imprescindível que precisa ser otimizada. Neste estudo, é abordado o tratamento de uma solução de lixiviação em meio clorídrico obtida a partir de monazita desfosforizada. A separação do tório dos elementos terras raras leves é realizada por extração com solventes como Cyanex 572, 272, 923, 921 e misturas. Foi realizada uma modelagem teórica utilizando os programas SPANA e DATABASE para comparar as condições nos meios nítricos e clorídrico. As amostras da fase aquosa foram analisadas por ICP-OES. Os resultados mostram que a capacidade de extração pode ser melhorada utilizando diluentes de cadeia longa. Observou-se que o Cyanex 572 e suas misturas extraem preferencialmente o tório em um único estágio, enquanto as extrações dos elementos terras raras por Cyanex 272 e 572 foram desprezíveis. Os resultados mostram que o tório pode ser separado dos ETR leves em meio clorídrico, tanto por Cyanex 272 quanto por Cyanex 572, sendo necessário um estágio adicional de extração ao utilizar o Cyanex 272. Os demais extratantes não apresentaram resultados satisfatório na separação.

Palavras-chave

Elementos terras raras; Separação do tório; Extração por solvente; Cyanex

Referências

1 Amorin JC, Ferreira ALO, Mendonça AMGD, Barros B No, Silva AB, Santos TO, et al. Mineral monazita, fonte de elementos terras raras, numa jazida importante da Paraíba. Desvendando a Engenharia: Sua Abrangência e Multidisciplinaridade. 2021;2:340-353.

2 Wang G. Suggestion to reduce the environment pollution during rare earth mining, beneficiation and metallurgy in China. Sichuan Rare Earth. 2006;3:2-8.

3 Gomes RC, Bardano BMM, Nascimento M. Potencial de aproveitamento de fontes secundárias para terras raras. In: Associação Paulista de Engenheiros de Minas. XXVI Encontro Nacional de Tratamento de Minérios e Metalurgia Extrativa; 2015 out 18-22; Poços de Caldas, Brazil. São Paulo: APEMI; 2015. p. 1-9.

4 Choppin GR, Raydberg J. Nuclear chemistry: theory and applications. Oxford: Pergamon Press; 1980.

5 de Souza, ACS, de Andrade Lima, LRP. Tratamento térmico para desfosfatização de monazita e recuperação dos elementos das terras raras. Tecnologica em Metalurgia, Materiais e Mineração. 2022;19:e2637.

6 Xing P, Zhuang Y, Tu G, Guo J. High temperature dephosphorization behavior of monazite concentrate with charred coal. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2010;20:2392-2396.

7 Kumari A, Panda R, Jha MK, Lee JY, Kumar R. Thermal treatment for the separation of phosphate and recovery of rare earth metals (REMs) from Korean monazite. Journal of Industrial and Engineering Chemistry. 2015;21:696- 703.

8 Zhang W, Honaker R. Calcination pretreatment effects on acid leaching characteristics of rare earth elements from middlings and coarse refuse material associated with a bituminous coal source. Fuel. 2019;249:130-145.

9 de Souza, ACS, de Andrade Lima, LRP. Separation of thorium from light rare-earth elements from monazite chloride leach liquor. Journal of Nuclear and Engineering. 2023. In press.

10 Ritcey GM. Solvent extraction: principles and applications to process metallurgy. Vol. 2. Ottawa: Editora [G.M. Ritcey & Associates]; 2006.

11 Zhu ZW, Pranolo Y, Cheng CY. Separation of uranium and thorium from rare earths for rare earth production – a review. Minerals Engineering. 2015;77:185-196.

12 Nagaosa Y, Binghua Y. Solvent extraction of rare-earth metals with bis(2- ethylhexyl)phosphinic acid. Fresenius’ Journal of Analytical Chemistry. 1997;357:635-641.

13 Panda R, Kumari A, Jha MK, Hait J, Kumar V, Kumar JR, et al. Leaching of rare earth metals (REMs) from Korean monazite concentrate. Journal of Industrial and Engineering Chemistry. 2014;20:2035-2042.

14 Sato T. The extraction of uranium (VI) from sulphuric acid solutions by di-(2- ethyl hexyl)-phosphoric acid. Journal of Inorganic and Nuclear Chemistry. 1962;24:699-706.

15 Swain B, Otu EO. Competitive extraction of lanthanides by solvent extraction using Cyanex 272: analysis, classification and mechanism. Separation and Purification Technology. 2011;83:82-90.

16 Gupta CK, Malik BP, Deep A. Extraction of uranium, thorium and lanthanides using Cyanex-923: their separations and recovery from monazite. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry. 2002;251(3):451-456.

17 Habashi F. Handbook of extrative metallurgy. Vol. 4. Nova York: Editora [Wiley VCH]; 1997.

18 Dashti S, Shakibania S, Rashchi F, Ghahreman A. Synergistic effects of ionquest 801 and Cyanex 572 on the solvent extraction os rare earth elements (Pr, Nd, Sm, Eu, Tb, and Er) from a chloride medium. Separation and Purification Technology. 2021;279(3):119797.

19 Tong H, Wang Y, Liao W, Li D. Synergistic extraction of Ce (IV) and Th (IV) with mixtures of Cyanex 923 and organophosphorus acids in sulfuric acid media. Separation and Purification Technology. 2013;118:487-491.

20 Wang YL, Huang C, Li FJ, Dong YM, Sun XQ. Process for the separation of thorium and rare earth elements from radioactive waste residues using Cyanex® 572 as a new extractant. Hydrometallurgy. 2017;169:158-64.

21 Zhou H, Donga Y, Wanga Y, Zhaoa Z, Xiaoa Y, Suna X. Recovery of Th (IV) from leaching solutions of rare earth residues using a synergistic solvent extraction system consisting of Cyanex 572 and n-octyl diphenyl phosphate (ODP). Hydrometallurgy. 2019;183:186-192.

22 Botelho AB Jr, Espinosa DCR, Tenório JAS. Selective separation of Sc(III) and Zr(IV) from the leaching of bauxite residue using trialkylphosphine acids, tertiary amine, tri-butyl phosphate and their mixtures. Separation and Purification Technology. 2021;279:119798.

23 Rydberg J, Cox M, Musikas C, Choppin GR. Solvent extraction: principles and practice. New York: Marcel Dekkar Inc.; 2004.

24 Puigdomenech I. Make Equilibrium Diagrams Using Sophisticated Algorithms (MEDUSA). Royal Institute of Technology, Stockholm, Sweden, 2013.

25 Eriksson G. An algorithm for the computation of aqueous multi-component, multiphase equilibria. Analytica Chimica Acta. 1979;112:375-383.

26 Botelho AB Jr, Correa MMJ, Espinosa DCR, Tenório JAS. Study of the reduction process of iron in leachate from nickel mining waste. Brazilian Journal of Chemical Engineering. 2018;35(4):1241-1248.

27 Botelho AB Jr, Espinosa DCR, Tenório JAS. The use of computational thermodynamic for yttrium recovery from rare earth elements-bearing residue. Journal of Rare Earths. 2021;39:201-207.

28 Reichardt C. Solvents and solvent effects in organic chemistry. 3. ed. Weinheim: Wiley-VCH; 2003.

29 Datta D, Kumar S, Uslu H. Status of the reactive extraction as a method of separation. Journal of Chemistry. 2015;42:1-16.

30 Surampally R, Batchu NK, Mannepalli LK. Studies on solvent extraction of Dy(III) and separation possibilities of rare earths using PC-88A from phosphoric acid solutions. Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers. 2012;43:839-844.


Submetido em:
16/06/2022

Aceito em:
12/07/2023

64df82fca953953cea58a3c8 tmm Articles
Links & Downloads

Tecnol. Metal. Mater. Min.

Share this page
Page Sections