Sorption processing of scandium-containing uranium production solution with a weak base anionite with primary amino groups | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Chimia – Tomsk State University Journal of Chemistry. 2025. № 39. DOI: 10.17223/24135542/39/3

Sorption processing of scandium-containing uranium production solution with a weak base anionite with primary amino groups

Solutions for underground uranium leaching are currently considered a promising source for recovering not only uranium, but also rare and rare earth elements that are highly valuable in various industries, from aerospace to electronics. However, the low concentrations of target components in such solutions, combined with the presence of a significant amount of associated and competing impurities, create serious technological difficulties in their selective extraction and subsequent production of compounds of the required degree of purity. This paper substantiates the possibility of effective recovery of scandium from hydrofluoric acid solutions formed at the Dalur JSC scandium by-product extraction site using secondary sorption technology on a weakly basic anion exchanger containing primary amino groups in its structure. It has been established that at a fluoride ion concentration of about 2 M, the total dynamic exchange capacity of the anionite for scandium reaches 49.7 g/dm3, which indicates the high selectivity of the material with respect to the target element. The paper describes a complex of research works aimed at obtaining commercial-grade scandium compounds - scandium oxide and scandium trifluoride - from a carbonate-containing eluate formed after desorption of the metal from the saturated anionite phase. Two approaches are considered: direct acid precipitation to obtain scandium trifluoride, and alkaline precipitation with the formation of scandium oxihydroxide, suitable for further oxalate precipitation to obtain commercial-grade scandium oxide. The use of the developed technology makes it possible to eliminate some of the intermediate precipitation operations and conversion stages characteristic of traditional schemes, which reduces the total losses of the target metal and increases the efficiency of processing. According to calculations, the overall recovery rate of scandium in the finished product reaches at least 95%, which is more than 30% higher than the rates achieved by the technology currently in use at the enterprise. In addition, the proposed method is technologically compatible with existing production lines, which simplifies its industrial implementation and minimises capital costs for equipment modernisation. Contribution of the authors: the authors contributed equally to this article. The authors declare no conflicts of interests.

Download file
Counter downloads: 1

Keywords

scandium, weak base anion exchanger, sorption, selectivity, concentration

Authors

NameOrganizationE-mail
Tatarnikov Alexey V.JSC “Design-Prospecting and Scientific Research Institute of Industrial Technologies”Tatarnikov.A.V@vnipipt.ru
Andreeva Sofia I.JSC “Design-Prospecting and Scientific Research Institute of Industrial Technologies”Andreeva.S.I@vnipipt.ru
Soloviev Alexey A.JSC “Design-Prospecting and Scientific Research Institute of Industrial Technologies”Solovev.A.A@vnipipt.ru
Meshkov Evgeny Yu.JSC “Design-Prospecting and Scientific Research Institute of Industrial Technologies”Meshkov.E.J@vnipipt.ru
Troshkina Irina D.D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russiatroshkina.i.d@muctr.ru
Lavrov Anton S.JSC “Dalur”AnSeLavrov@rosatom.ru
Всего: 6

References

Яценко С.П., Скачков В.М., Пасечник Л.А. Получение богатых алюминиевых лигатур, содержащих скандий, иттрий, цирконий, для цветной и черной металлургии // Цветные металлы. 2020. № 8. С. 49-55.
Яценко С.П., Скачков В.М., Пасечник Л.А., Овсянников Б.В. Цикл производства алюмоскандиевой лигатуры и сплавов // Цветные металлы. 2020. № 3. С. 68-73.
Пасечник Л.А., Пягай И.Н., Скачков В.М., Ященко С.П. Извлечение редких элементов из отвального шлама глиноземного производства с использованием отходящих газов печей спекания // Экология и промышленность России. 2013. № 6. С. 36-38.
Costis S., Mueller K., Coudert L., Neculita C.M., Reynier N., Blais J. Recovery potential of rare earth elements from mining and industrial residues: A review and cases studies // Journal of Geochemical Exploration. 2021. Vol. 221. P. 1-14.
Weng Z., Mudd G., Haque N., Jowitt S. Assessing rare earth element mineral deposit types and links to environmental impacts // Applied Earth Science (Trans. Inst. Min. Metall. B). 2013. Vol. 122. P. 83-96.
Смышляев В.Ю. О попутной добыче скандия из продуктивных растворов подземного выщелачивания на Далматовском месторождении урана // Горный журнал. 2017. № 8. С. 28-32.
Татарников А.В., Михайленко М.А., Мешков Е.Ю., Андреева С.И. Изучение некото рых фосфорсодержащих ионитов применительно к гидрометаллургии редкоземельных металлов // Цветные металлы. 2023. № 6. С. 25-30.
Лаверов Н.П., Лисицин А.К., Солодов И.Н. Урансодержащие полиэлементные экзо генные эпигенетические месторождения: условия образования и источники металлов, извлекаемых методами подземного выщелачивания // Геология рудных месторождений. 2000. № 42. С. 5-24.
Тураев С. и др. Распределение и формы нахождения элементов в технологических растворах подземного выщелачивания. Ташкент : Ин-т ядерной физики, 1989. 19 с. (Препринт АН УзССР, Ин-т ядер. физики; Р-3-446).
Соловьев А.А., Мешков Е.Ю., Бобыренко Н.А., Парыгин И.А. Определение возможности сорбционного концентрирования скандия и редкоземельных металлов из возвратных растворов скважинного подземного выщелачивания урана // Цветные металлы. 2018. № 7. С. 6-12.
Мешков Е.Ю., Акимова И.Д., Бобыренко Н.А., Соловьев А.А., Клочкова Н.В., Савельев А.А. Разделение скандия и тория при переработке чернового скандиевого концентрата, полученного из возвратных растворов подземного выщелачивания урана // Радиохимия. 2020. № 62. С. 440-445.
Соколова Ю.В., Пироженко К.Ю. Сорбция скандия из сернокислых растворов с использованием фосфорсодержащих ионитов промышленных марок // Сорбционные и хроматографические процессы. 2015. № 15. С. 563-570.
Altinsel Y. et al. Extraction of Scandium from Lateritic Nickel-Cobalt Ore Leach Solution by Ion Exchange: A Special Study and Literature Review on Previous Works // Light Metals 2018 : Conferences Paper. P. 1545-1553. (The Minerals, Metals & Materials Series).
Шокобаев Н.М. Разработка технологий комплексной переработки руд экзогенных месторождений урана с попутным извлечением рения, скандия и редкоземельных металлов : дис.. PhD. Алматы, 2015.
Ouardi Y.E. et al. The recent progress of ion exchange for the separation of rare earths from secondary resources - a review // Hydrometallurgy. 2023. Vol. 218. P. 1-20.
Shenxu B. et al. Scandium Loading on Chelating and Solvent Impregnated Resin from Sulfate Solution // Solvent Extraction and Ion Exchange. 2017. Vol. 36. P. 100-113.
Кондруцкий Д.А., Кириллов Е.В. и др. Твердый экстрагент с высокой динамической обменной емкостью для извлечения скандия и способ его получения : изобретение RU2650410 C1 РФ, 2017.
Буньков Г.М. Разработка технологии извлечения скандия из растворов подземного выщелачивания урана : дис.. канд. техн. наук. Екатеринбург, 2019.
Pat. US 10968112 B2. Method for producing high-purity scandium oxide / Tatsuya Higaki, Hiroshi Kobayashi. Filed Jan. 23, 2019. Published Apr. 6, 2021.
 Sorption processing of scandium-containing uranium production solution with a weak base anionite with primary amino groups | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Chimia – Tomsk State University Journal of Chemistry. 2025. № 39. DOI: 10.17223/24135542/39/3

Sorption processing of scandium-containing uranium production solution with a weak base anionite with primary amino groups | Vestnik Tomskogo gosudarstvennogo universiteta. Chimia – Tomsk State University Journal of Chemistry. 2025. № 39. DOI: 10.17223/24135542/39/3

Download full-text version
Counter downloads: 67