一種重稀土與輕稀土金屬的分離方法及分離萃取劑的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種用于將輕稀土金屬與重稀土金屬分離的方法及所用的萃取劑。本發(fā)明的方法是將稀土元素硝酸鹽的混合水溶液用溶有萃取劑的咪唑基離子液體或氯仿或正戊醇的稀釋劑中進(jìn)行萃取，使重稀土元素被萃取，釔和輕稀土元素殘留在水相中，當(dāng)稀釋劑為咪唑基離子液體或氯仿時(shí)所使用的萃取劑是如式1所示的1-甲基咪唑或如式2所示的2-甲基咪唑；如稀釋劑為正戊醇時(shí)所使用的萃取劑是如式2所示的2-甲基咪唑。本發(fā)明具有萃取劑廉價(jià)易得，萃取體系較為簡單，萃取效率很高，所用的萃取劑的量很少，特異性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種重稀土與輕稀土金屬的分離方法及分離萃取劑
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于將重稀土金屬與輕稀土金屬分離的方法，同時(shí)涉及所用的這種萃取劑，同時(shí)涉及了一種已知物質(zhì)的新用途。
【背景技術(shù)】
[0002]稀土元素廣泛應(yīng)用在國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)的許多領(lǐng)域，其重要性與日俱增。由于稀土元素性質(zhì)極其相似，在自然界又共生在一起，它們之間的相互分離就成為分離科學(xué)的一大難題。
[0003]現(xiàn)在稀土生產(chǎn)中采用的分離方法:
(I)分步法分步法是利用化合物在溶劑中溶解的難易程度(溶解度)上的差別來進(jìn)行分離和提純的。因?yàn)橄⊥猎鼗衔镏g的溶解度差別很小，必須重復(fù)操作多次才能將這兩種稀土元素分離開來，因而這是一件非常困難的工作(Gupta and Krishnamurthy,2004 -J Alloys Compel 323 - 324:833 - 837 (2001))。
[0004](2)離子交換法利用稀土離子與絡(luò)合劑形成的絡(luò)合物在離子交換樹脂上穩(wěn)定性不同，將其分離。離子交換法的優(yōu)點(diǎn)是一次操作可以將多個(gè)元素加以分離，而且還能得到高純度的產(chǎn)品。缺點(diǎn)是不能連續(xù)處理，一次操作周期花費(fèi)時(shí)間長，還有樹脂的再生、交換等所耗成本高。目前，為制取超高純產(chǎn)品以及一些重稀土元素的分離，還需用離子交換色層法分離。
[0005](3)溶劑萃取 法利用有機(jī)溶劑從與其不相混溶的水溶液中把被萃取物提取分離出來的方法稱之為有機(jī)溶劑液-液萃取法，簡稱溶劑萃取法。溶劑萃取法在石油化工、有機(jī)化學(xué)、藥物化學(xué)和分析化學(xué)方面應(yīng)用較早。但近四十年來，由于原子能科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，超純物質(zhì)及稀有元素生產(chǎn)的需要，溶劑萃取法在核燃料工業(yè)、稀有金屬冶金等工業(yè)方面，得到了很大的發(fā)展。我國在萃取理論的研究、新型萃取劑的合成與應(yīng)用和稀土元素分離的萃取工藝流程等方面，均達(dá)到了很高的水平。溶劑萃取法其萃取過程與分級沉淀、分級結(jié)晶、離子交換等分離方法相比，具有分離效果好、生產(chǎn)能力大、便于快速連續(xù)生產(chǎn)、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制等一系列優(yōu)點(diǎn)，因而逐漸變成分離大量稀土的主要方法(J.Chem.Technol.Biotechnol.29, 193 - 209 ；Elsevier Science, North Holland, 28: 311 - 371 (2000))。溶劑萃取法基本上可以根據(jù)萃取劑的選擇、萃取劑的濃度變化及其流量大小和溫度的高低來決定分離對象金屬的分離能力，與其它方法相比具有可大量進(jìn)行分離的優(yōu)點(diǎn)。溶劑萃取法提純稀土所用的萃取劑有:以酸性磷酸酯為代表的陽離子萃取劑如P204稀土萃取劑、P507稀土萃取劑、Cyanex272,以胺為代表的陰離子交換液N1923，以TBP、P350等中性磷酸酯為代表的溶劑萃取劑和羧酸類萃取劑CA100等(J.Rare Earths.27，830 - 833 ；Chem.Eng.J.119 (2006) 167 - 174 ；Sep.Purif.Technol.75，295 - 302 -J ChemTechnol Biotechnol 81:755 - 760 (2006) ；Sep.Sc1.Technol.47 (2012) 1- 7 ；Chin Rare Earths 23:69 - 70 (2002) -,Sep Sci Technol 42: 2315 - 2325 (2007) 'AnalChim Acta 533:83 - 88 (2005))。這些萃取劑的粘度與比重都很高，與水不易分離，通常用煤油等溶劑將其稀釋再用。這些方法普遍存在的問題是分離效率低、選擇性差、反萃所用的酸度較高，萃取平衡時(shí)間較長C/ Chem Technol Biotechnol 2009; 84: 565 - 569 ；Hydrometallurgy 97:198 - 203 (2009))。近年來對中、重稀土元素的需要日益增長，而這些中、重稀土元素的分離首先采用中性膦酸有機(jī)化合物等萃取劑使輕稀土與中、重稀土分離，然后用溶劑萃取法和離子交換法將此中、重稀土元素混合液中的各種元素精制分離出來。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種可克服現(xiàn)有技術(shù)不足的分離輕、中、重稀土金屬的方法，以及這種方法所使用的萃取劑及萃取體系，由于本發(fā)明所用的萃取劑是已知物質(zhì)，因此也就涉及了一種熟悉物質(zhì)的新的用途。
[0007]本發(fā)明的重稀土與輕稀土金屬分離方法是將稀土元素硝酸鹽的混合水溶液用溶有萃取劑的咪唑類離子液體或氯仿或正戊醇的稀釋劑進(jìn)行萃取，使中、重稀土元素被萃取，釔和輕稀土元素殘留在水相中。
【權(quán)利要求】
1.一種重稀土與輕稀土金屬的分離方法，其特征在于將稀土元素硝酸鹽的混合水溶液用溶有萃取劑的咪唑類離子液體或氯仿的稀釋劑
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重稀土與輕稀土金屬的分離方法，其特征在
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的重稀土與輕稀土金屬的分離方法，其特征在于1-甲基咪唑的濃度為0.06 moll/1~0.1 moll/1時(shí)可用于中、重稀土與乾和輕稀土的分離；1_甲基咪唑濃度0.03 moll/1~0.04 moll/1時(shí)可用于重稀土與中稀土、I乙和輕稀土的分離。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的重稀土與輕稀土金屬的分離方法，其特征在于2-甲基咪唑的濃度為0.02~0.028moir1時(shí)可用于中、重稀土與釔和輕稀土的分離。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的重稀土與輕稀土金屬分離方法，其特征在于金屬鹽溶液的濃度范圍是 5Χ10-5 ~5X1(T4 molL'
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土與輕稀土金屬的分離方法，其特征在于所用的稀釋劑為氯仿，1-甲基咪唑或2-甲基咪唑在氯仿中的濃度范圍是0.11~0.15 mo 11，金屬鹽溶液的濃度范圍是5Χ10-5~5X1(T4 molL'
7.—種重稀土與輕稀土金屬的分離方法，其特征在于將稀土元素硝酸鹽的混合水溶液用溶有萃取劑的正戊醇進(jìn)行萃取，使重、中稀土元素被萃取，釔和輕稀土元素殘留在水相中，所使用的萃取劑是如式2所示的2-甲基咪唑。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的稀土與輕稀土金屬的分離方法，其特征在于2-甲基咪唑在正戊醇中的濃度范圍是0.127~0.502 mo 11，金屬鹽溶液的濃度范圍是5X 10_5~5X 10_4molL ο
【文檔編號】C22B59/00GK103451427SQ201310436627
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年9月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月24日
【發(fā)明者】沈穎林 申請人:蘭州大學(xué)