Procesos DE Extraccion DE LAS Tierras Raras PDF

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Las tierras raras corresponden a 17 elementos químicos, entre los cuales se encuentran los 15 lantánidos (lantano, cerio, praseodimio, neodimio, prometio, samario, europio, gadolinio, terbio, disprosio, holmio, erbio, tulio, iterbio y lutecio) además del escandio e itrio, los cuales se agregan debido a sus similitudes fisicoquímicas con los lantánidos (principalmente su configuración electrónica, potenciales de ionización, carácter altamente electropositivo y similitud en su radio iónico (+3)), lo cual hace que los elementos de tierras raras sean altamente intercambiables entre ellos en una gran cantidad de minerales (por medio de una reacción de desplazamiento de metal) .

PROCESOS DE EXTRACCION DE LAS TIERRAS RARAS

La utilización tecnológica de estos materiales, exige un alto grado de pureza en su obtención. Esto ha llevado a desarrollar nuevos sistemas extractivos más eficaces que los tradicionales. Las tierras raras se pueden lixiviar mediante nitratos, cloruros y sulfatos. Una vez llegado a un concentrado de tierras raras, se debe iniciar un proceso de separación y purificación. Oxidación selectiva En primer lugar se puede realizar una oxidación selectiva oxidando el cerio, praseodimio y terbio de un estado (+3) a un estado (+4).En el caso del praseodimio si se produce la oxidación bajo una presión alta de oxígeno puede aproximarse a la composición PrO2. El praseodimio y el terbio no son estables en solución acuosa al oxidarlos a su estado tetravalente, por lo que es relativamente fácil precipitarlos desde una solución de hidróxidos de elementos de tierras raras (se forma al disolver la mezcla de óxidos con una solución de hidróxido de potasio), utilizando clorato de potasio (KClO3) como agente oxidante. El cerio es el elemento de tierras raras más abundante y, por tanto, el de menor valor comercial. Se puede oxidar a su estado tetravalente al calentar la mezcla de óxidos a 650 ºC en aire, o al secar hidróxidos de elementos de tierras raras en aire a 120-130 ºC. En las soluciones acuosas donde los elementos están disueltos como hidróxidos, se puede oxidar el cerio mediante cloración o electrólisis. También se puede oxidar el cerio en solución inyectando ozono como el agente oxidante. Para recuperar el cerio oxidado (estado tetravalente), se puede disolver selectivamente la mezcla de elementos de tierras raras en ácido diluido donde el óxido de cerio (IV) tiene baja solubilidad. El óxido negro se disuelve en ácido con liberación de oxígeno para dar soluciones verdes o sales verdes que tienen aplicación en la industria de la cerámica.

Los elementos como el samario, europio y yterbio son menos abundantes que el cesio por este motivo deben ser concentrados antes de tratarlos químicamente para su obtención. El europio (III) se puede reducir a europio (II) mediante cátodo de mercurio. La obtención del samario se puede realizar a partir de amalgames de litio.

Método de Extracción supercrítica Se pueden obtener los carbonatos de lantano, neodimio, samario, europio, gadolinio disprosio y holmio de un extracto de tierras raras a partir del tratamiento de una suspensión acuosa de los óxidos con CO2 a una temperatura igual o superior a 31ºC y a una presión de 71.2 atm. En estas condiciones los carbonatos Pr (III), Er(III), Yb(III) y Tb(III) no se forman o lo hacen con un rendimiento muy bajo. Esta técnica de separación también se ha utilizado en la separación de lantánidos de estado de oxidación (III) de los correspondientes al estado (IV). Las condiciones de operación son de 40ºC y 100 atm formándose después de una hora de reacción los carbonatos de lantano neodimio, samario, europio, holmio prometio y tulio en estado de oxidación (III). De esta forma se obtiene un precipitado carbonatado, susceptible de ser separado y tratado con ácido clorhídrico. Esta disolución puede ser tratada con disolventes o resinas de intercambio iónico. Extracción con disolventes Se parte de un concentrado de tierras raras procedente de la etapa de lixiviado y se procede a alimentar la etapa de extracción con disolventes. En esta etapa se separan las tierras raras pesadas (terbio, disprosio, holmio, erbio, tulio, iterbio, lutecio e itrio), media (samario, europio y gadolinio) y ligeras (lantano, cerio, praseodimio y neodimio). Posteriormente mediante la extracción con disolventes específicos se irán separando cada uno de los óxidos de tierras raras específico. Finalmente las purificaciones se llevaran a cabo con técnicas de intercambio iónico o técnicas cromatográficas. Los principales agentes extractivos en el campo de las tierras raras son; 

Ácidos carboxílicos. Son ácidos asequibles de precio moderado, pese al inconveniente de su solubilidad en agua. Entre los ácidos carboxílicos más empleados se encuentran el ácido versático 10, ácidos nafténicos y el ácido 2bromodecanoico, todos ellos diluidos en xileno. El efecto estérico de la molécula del ácido influye en la extracción de los lantánidos y está relacionada con el número atómico del elemento metálico.

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Ácidos alquilfosfóricos. El ácido más usado es el DEHPA (ácido di2etilhexilfosfórico).Este ácido se utiliza diluido en queroseno.En este sistema, la extracción del metal aumenta con el número atómico aunque es menor si se compara con el sistema del DEHPA. La utilización de los ácidos fosfónicos i/o ácidos fosfínicos mejora la separación entre lantánidos contiguos.

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Hidroxioximas. En concreto agentes ácidos con la capacidad de formar quelatos. Estos extractantes se han utilizado habitualmente en el tratamiento del Cu, pero cada vez más se expanden su utilidad en el tratamiento de las tierras raras....