一種工業(yè)級鐠原料制備高純鐠的工藝方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種工業(yè)級鐠原料制備高純鐠的工藝方法。該工藝方法用以工業(yè)級鐠（98%～99.9%）為原料制備高純鐠（99.99%～99.9995%）產(chǎn)品。該工藝由鈰鐠/鐠釹分組分離、鈰/鐠分離及鐠/釹分離三個分餾萃取體系構(gòu)成。在鈰鐠/鐠釹分餾萃取體系的萃取段實現(xiàn)鈰鐠與釹的分離；在鈰鐠/鐠釹分餾萃取體系的洗滌段實現(xiàn)鈰與鐠釹的分離。鈰/鐠分離分餾萃取體系與鐠/釹分離分餾萃取體系分離直接串聯(lián)。與現(xiàn)有工藝方法相比較，本發(fā)明的堿消耗量（包括皂化用堿和中和用堿）下降13%，酸消耗量（包括洗滌用酸和反萃取用酸）下降13%。
【專利說明】一種工業(yè)級鐠原料制備高純鐠的工藝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種工業(yè)級鐠原料制備高純鐠工藝方法，特別是涉及一種先鈰鐠/鐠釹分組分離，后鈰/鐠分離串聯(lián)鐠/釹分離的制備高純鐠產(chǎn)品的工藝方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鐠是及其重要輕稀土元素，其產(chǎn)品廣泛用于精密陶瓷、特種玻璃、稀土永磁材料、儲氫材料、合金材料等領(lǐng)域。與工業(yè)級鐠產(chǎn)品相比，高純鐠產(chǎn)品的應(yīng)用性能更加優(yōu)異。
[0003]分離提取鐠的主要原料是氟碳鈰礦和離子吸附型稀土礦，分離提取的主要方法是P507溶劑萃取法。由于上述稀土原料中的鐠含量較低，通常是5%~6%(以稀土氧化物計)，加之相鄰稀土元素鐠與釹之間、鈰與鐠之間的分離系數(shù)較小，從而導(dǎo)致工業(yè)生產(chǎn)中鐠產(chǎn)品的相對純度為95%~99.9%(以氧化鐠Pr6O11計)。該鐠產(chǎn)品通稱為工業(yè)級，其主要稀土雜質(zhì)是與鐠相鄰的鈰和釹。欲獲得稀土相對純度等于或大于99.99%的鐠產(chǎn)品，必須對工業(yè)級鐠產(chǎn)品進一步分離提純。目前，分離提純鐠所用的萃取劑為2-乙基己基膦酸單2-乙基己基酯(即P507)。選擇P507為萃取劑的主要因是P507的穩(wěn)定性好、可靠性高、萃取效率高。其他萃取劑(包括二元萃取劑)，至今仍然無法與P507競爭?，F(xiàn)有的P507溶劑萃取分離提純工藝方法是:以工業(yè)級鐠產(chǎn)品為原料，鐠/釹分餾萃取分離后再接鈰/鐠分餾萃取分離，最后反萃取鈰/鐠分餾萃取分離的負載有機相獲得相對純度為99.99%~99.995%的鐠產(chǎn)品。由于工業(yè)級鐠原料中鐠的摩爾分數(shù)大于0.95，顯然鐠/釹分離及鈰/鐠分離的難易萃組分的比例均失衡，而且分離系數(shù)又較小，加上鈰/鐠分離的反萃取量大，因此酸堿消耗極大。結(jié)果是，不但高純鐠產(chǎn)品的生產(chǎn)成本居高不下，而且含鹽的萃取分離廢水排放量大、污染環(huán)境。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有以工業(yè)級鐠原料制備高純鐠工藝方法的缺點，提供一種以工業(yè)級鐠原料制備高純鐠的新工藝方法。
[0005]現(xiàn)有以工業(yè)級鐠原料制備高純鐠工藝方法酸堿消耗大的根本原因是鐠/釹分離及鈰/鐠分離均違背了難易萃組分均衡的優(yōu)化原則。本發(fā)明由鈰鐠/鐠釹分組分離、鈰/鐠分離及鐠/釹分離三個分餾萃取工藝構(gòu)成。首先實施鈰鐠/鐠釹分餾萃取分組分離，以遵循難易萃組分均衡的優(yōu)化原則，從而減少酸堿的消耗。在鈰鐠/鐠釹分餾萃取分組分離工藝中，在其萃取段實現(xiàn)鈰鐠與釹的分離，即控制出口水相產(chǎn)品氯化鐠鈰中的釹含量；在其洗滌段實現(xiàn)鈰與鐠釹的分離，即控制出口負載鐠釹有機相中的鈰含量。然后，將鈰/鐠分餾萃取分離與鐠/釹分餾萃取分離直接串聯(lián):鈰/鐠分離的出口負載有機相全部用作鐠/釹分離的稀土皂化有機相；分取部分鐠/釹分離的出口水相產(chǎn)品氯化鐠溶液用作鈰/鐠分離的洗滌液。借此節(jié)約鈰/鐠分離的洗酸消耗和鐠/釹分離的皂化堿消耗。從而實現(xiàn)減少酸堿消耗、降低生產(chǎn)成本、減少萃取廢水排放的目的。
[0006]本發(fā)明一種工業(yè)級鐠原料制備高純鐠工藝方法由鈰鐠/鐠釹分組分離、鈰/鐠分離及鐠/釹分離三個分餾萃取體系構(gòu)成。在鈰鐠/鐠釹分餾萃取體系的萃取段實現(xiàn)鈰鐠與釹的分離，在鈰鐠/鐠釹分餾萃取體系的洗滌段實現(xiàn)鈰與鐠釹的分離，鈰/鐠分離分餾萃取體系與鐠/釹分離分餾萃取體系分離直接串聯(lián)。
[0007]具體通過以下工藝方案來實現(xiàn):
(I)工業(yè)級鐠料液
工業(yè)級鐠料液為氯化稀土水溶液，其稀土濃度為0.5 M~1.5 M，pH值為2~3，料液中鐠的摩爾分數(shù)為0.98~0.999。[0008](2)有機相
有機相為P507 (即2 -乙基己基膦酸單2 -乙基己基酯)的煤油或磺化煤油溶液，P507濃度為0.8~1.5 M。鈰鐠/鐠釹分組分離工藝和鈰/鐠分離工藝中，P507萃取劑有機相使用時采用常規(guī)方法皂化。
[0009](3)鈰鐠/鐠釹分組分離分餾萃取工藝
鈰鐠/鐠釹分組分離工藝采用分餾萃取體系，以P507為萃取劑，工業(yè)級鐠料液為原料，3 M~4 M鹽酸為洗滌液。鈰鐠/鐠釹分組分離工藝的出口水相為中間產(chǎn)品氯化鐠鈰水溶液，用堿調(diào)節(jié)pH值為2~3后用作鈰/鐠分組分離工藝的料液；出口負載有機相中含有鐠釹，以4.5 M鹽酸為反萃液,經(jīng)過6級逆流反萃取,獲得中間產(chǎn)品氯化鐠釹水溶液，用堿調(diào)節(jié)PH值為2~3后用作鐠/釹分組分離工藝的料液。
[0010](4)鈰/鐠分離分餾萃取工藝
鈰/鐠分離工藝采用分餾萃取體系，以P507為萃取劑，pH值為2~3的氯化鐠鈰溶液為料液(從鈰鐠/鐠釹分組分離工藝的出口水相獲得)，以高純氯化鐠溶液為洗滌液(從鐠/釹分離工藝的出口水相獲得)。鈰/鐠分離工藝的出口水相為產(chǎn)品氯化鈰鐠水溶液，其中鈰的摩爾分數(shù)為0.2~0.9 (稀土相對純度)；出口負載有機相中含有高純鐠。
[0011](5)鐠/釹分離分餾萃取工藝
鐠/釹分離工藝采用分餾萃取體系，以P507為萃取劑，pH值為2~3的氯化鐠釹溶液為料液(從反萃取鋪鐠/鐠釹分組分離工藝的出口負載有機相獲得)，3 M~4 M鹽酸為洗滌液。鐠/釹分離工藝的出口水相為高純氯化鐠水溶液，其鐠的摩爾分數(shù)為0.9999~0.999995 (稀土相對純度);出口負載有機相中含有鐠釹，獲得富釹產(chǎn)品，其中釹的摩爾分數(shù)為0.4~0.9 (稀土相對純度)。
[0012](6)分離產(chǎn)品
高純鐠產(chǎn)品:高純氯化鐠水溶液，其鐠的摩爾分數(shù)為0.9999~0.999995 (稀土相對純度)，從鐠/釹分離工藝的出口水相獲得。
[0013]富鈰產(chǎn)品:氯化鈰鐠水溶液，其中鈰的摩爾分數(shù)為0.2~0.9 (稀土相對純度)，從鈰/鐠分離工藝的出口水相獲得。
[0014]富釹產(chǎn)品:負載鐠釹有機相，其鐠的摩爾分數(shù)為0.4~0.9 (稀土相對純度)，從鐠/釹分離工藝的出口負載有機相獲得。
[0015]鈰/鐠分餾萃取分離與鐠/釹分餾萃取分離直接串聯(lián)，其連接方式是鈰/鐠分離的出口負載高純鐠有機相全部用作鐠/釹分離的稀土皂化有機相；分取部分鐠/釹分離的出口水相高純氯化鐠溶液用作鈰/鐠分離的洗滌液。
[0016]本發(fā)明的優(yōu)點是:與相應(yīng)的現(xiàn)有制備高純鐠工藝方法相比較，本發(fā)明的堿消耗量(包括皂化用堿和中和用堿)下降13%，酸消耗量(包括洗滌用酸和反萃取用酸)下降13% ;萃取廢水中的鹽類排放量下降13% ;本發(fā)明易于獲得鐠摩爾分數(shù)等于或大于0.99999 (稀土相對純度)的超高純鐠產(chǎn)品。此外，工業(yè)級鐠原料來源廣泛，其料液可以直接從鐠/釹分離的出口水相獲得，也可以用鹽酸溶解工業(yè)級碳酸鐠或工業(yè)級氧化鐠而獲得；因此，本發(fā)明的工藝方法與現(xiàn)有稀土分離萃取生產(chǎn)工藝系統(tǒng)具有良好的銜接性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步地詳細說明，但不構(gòu)成對本發(fā)明的任何限制。
[0018]圖1為工業(yè)級鐠原料制備高純鐠工藝方法示意圖，①:稀土皂化有機相:工業(yè)級鐠氯化物料液；③:洗滌液(洗酸)；④:反萃液，反萃劑氯化氫的水溶液；⑤:鈰鐠/鐠釹分組分離工藝的出口水相，氯化鐠鈰水溶液，調(diào)節(jié)PH值后用作鈰/鐠分離工藝的料液；⑥:鈰鐠/鐠釹分組分離工藝的負載有機相反萃取的萃余水相，氯化鐠釹水溶液，調(diào)節(jié)pH值后用作鐠/釹分離工藝的料液；⑦:鈰/鐠分離工藝的出口水相，鈰為主要成分的氯化稀土的水溶液；⑧:鐠/釹分離工藝的出口水相，高純氯化鐠水溶液；⑨:高純氯化鐠洗滌液，分取于⑧；⑩:鐠/釹分 組工藝的出口有機相，經(jīng)反萃取可獲得釹為主要成分的稀土產(chǎn)品。O:出口負載有機相。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明所述的一種工業(yè)級鐠原料制備高純鐠的工藝方法作進一步描述。
[0020]實施例1:
(I)工業(yè)級鐠料液
工業(yè)級鐠料液為氯化稀土水溶液，其稀土濃度為1.0 M, pH值為2.5，料液中鈰的摩爾分數(shù)為0.005、鐠的摩爾分數(shù)為0.985、釹的摩爾分數(shù)為0.01。
[0021](2)有機相
有機相為2 -乙基己基膦酸單2 -乙基己基酯(即P507)的煤油溶液，P507濃度為1.0M。鈰鐠/鐠釹分組分離工藝和鈰/鐠分離工藝中，P507萃取劑有機相使用時采用常規(guī)方
法皂化。
[0022](3)鈰鐠/鐠釹分組分離分餾萃取工藝
鈰鐠/鐠釹分組分離工藝采用分餾萃取體系，以P507為萃取劑；工業(yè)級鐠料液為原料；
3M鹽酸為洗滌液。
[0023]鈰鐠/鐠釹分組分離分餾萃取工藝的工藝參數(shù):歸一化萃取量S=4.05049，歸一化洗滌量r=3.60541 ;萃取段混合萃取比^?=0.87951，洗滌段混合萃取比=1.12345。萃取量:工業(yè)級鐠料液進料量:洗滌量=4.05049: I: 3.60541 (稀土離子摩爾比)。萃取段級數(shù)為21級，洗滌段級數(shù)為6級。稀土皂化有機相從第I級進入鈰鐠/鐠釹分組分離分餾萃取體系。工業(yè)級鐠料液從第21級進入分餾萃取體系。洗滌液從第27級進入分餾萃取體系O
[0024]出口水相:鈰鐠/鐠釹分組分離分餾萃取體系的第I級出口水相獲得中間產(chǎn)品氯化鐠鋪水溶液。該氯化鐠鋪溶液中，鋪的摩爾分數(shù)為0.008990、鐠的摩爾分數(shù)為0.990997、釹的摩爾分數(shù)為0.000013。氯化鐠鈰水溶液用堿調(diào)節(jié)pH值至2.5，然后用作鈰/鐠分組分離工藝的料液。
[0025]出口負載有機相:鈰鐠/鐠釹分組分離分餾萃取體系的第27級出口負載有機相中含有鐠釹，以4.5 M鹽酸為反萃液,經(jīng)過6級逆流反萃取,獲得中間產(chǎn)品氯化鐠釹水溶液。該氯化鐠釹溶液中，鋪的摩爾分數(shù)為0.000026、鐠的摩爾分數(shù)為0.977522、釹的摩爾分數(shù)為0.022452。氯化鐠釹溶液用堿調(diào)節(jié)pH值至2.5，然后用作鐠/釹分組分離工藝的料液。
[0026](4)鈰/鐠分離分餾萃取工藝
鈰/鐠分離工藝采用分餾萃取體系，以P507為萃取劑；pH值為2.5的氯化鐠鈰溶液為料液(從鈰鐠/鐠釹分組分離工藝的出口水相獲得)，該氯化鐠鈰溶液的稀土組成:鈰的摩爾分數(shù)為0.008990、鐠的摩爾分數(shù)為0.990997、釹的摩爾分數(shù)為0.000013 ;以高純氯化鐠溶液為洗滌液(從鐠/釹分離工藝的出口水相獲得)，該高純氯化鐠溶液的稀土組成:鈰的摩爾分數(shù)為0.000025、鐠的摩爾分數(shù)為0.999949、釹的摩爾分數(shù)為0.000026。
[0027]鈰/鐠分離分餾萃取工藝的工藝參數(shù):歸一化萃取量^=2.92917，歸一化洗滌量W=1.93905 ;萃取段混合萃取比^?=0.996639，洗滌段混合萃取比=1.51062。萃取量:工業(yè)級鐠料液進料量:洗滌量=2.92917: I: 1.93905 (稀土離子摩爾比)。萃取段級數(shù)為15級，洗滌段級數(shù)為15級。稀土皂化有機相從第I級進入鈰/鐠分離分餾萃取體系。氯化鐠鈰料液從第15級進入分餾萃取體系。洗滌液從第30級進入分餾萃取體系。
[0028]出口水相:鈰/鐠分離分餾萃取體系的第I級出口水相獲得氯化鈰鐠水溶液。該氯化鋪鐠溶液中，鋪的摩爾分數(shù)為0.907558、鐠的摩爾分數(shù)為0.092442、釹的摩爾分數(shù)為小于 0.0000001。
[0029]出口負載有機相:鈰/鐠分離分餾萃取體系的第30級出口負載有機相中含有高純鐠。該負載高純鐠有機相中，鈰的摩爾分數(shù)為0.000025、鐠的摩爾分數(shù)為0.999954、釹的摩爾分數(shù)為0.000021。該負載高純鐠的有機相，全部用作鐠/釹分離工藝的皂化有機相，進入鐠/釹分離的分餾萃取體系。
[0030](5)鐠/釹分離工藝
鐠/釹分離工藝采用分餾萃取體系，以P507為萃取劑；pH值為2.5的氯化鐠釹溶液為料液(從反萃取鈰鐠/鐠釹分組分離工藝的出口負載有機相獲得)，該氯化鐠釹料液的稀土組成:鈰的摩爾分數(shù)為0.000026、鐠的摩爾分數(shù)為0.977522、釹的摩爾分數(shù)為0.022452 ；3M鹽酸為洗滌液。
[0031]鐠/釹分離分餾萃取工藝的工藝參數(shù):歸一化萃取量於3.6556，歸一化洗滌量r=3.63076 ;萃取段混合萃取比^?=0.789416，洗滌段混合萃取比Am =1.00684。萃取量:氯化鐠釹料液進料量:洗滌量=3.6556: I: 3.63076(稀土離子摩爾比)。萃取段級數(shù)為33級，洗滌段級數(shù)為19級。稀土皂化有機相從第I級進入鐠/釹分離分餾萃取體系，稀土皂化有機相為負載高純鐠的有機相(即鈰/鐠分離分餾萃取工藝的出口負載有機相)，該負載高純鐠的有機相中的稀土組成:鈰的摩爾分數(shù)為0.000025、鐠的摩爾分數(shù)為0.999954、釹的摩爾分數(shù)為0.000021。氯化鐠釹料液從第33級進入分懼萃取體系。洗漆液從第52級進入分餾萃取體系。
[0032]出口水相:鐠/釹分離分餾萃取體系的第I級出口水相獲得高純氯化鐠水溶液。該氯化鐠溶液中，鋪的摩爾分數(shù)為0.000025、鐠的摩爾分數(shù)為0.999949、釹的摩爾分數(shù)為0.000026。
[0033]出口負載有機相:鐠/釹分離分餾萃取體系的第52級出口負載有機相中含有鐠釹。該負載鐠釹有機相中，鈰的摩爾分數(shù)為小于0.0000001、鐠的摩爾分數(shù)為0.097666、釹的摩爾分數(shù)為0.902334。
[0034](6)分離產(chǎn)品
高純鐠產(chǎn)品:高純氯化鐠水溶液，其鈰的摩爾分數(shù)為0.0 O O O 2 5、鐠的摩爾分數(shù)為0.999949、釹的摩爾分數(shù)為0.000026。
[0035]富鋪產(chǎn)品:氯化鋪鐠水溶液，其鋪的摩爾分數(shù)為0.907558,鐠的摩爾分數(shù)為0.092442，釹的摩爾分數(shù)為小于0.0000001。
[0036]富釹產(chǎn)品:負載鐠釹有機相，其鋪的摩爾分數(shù)為小于0.0000001、鐠的摩爾分數(shù)為0.097666、釹的摩爾分數(shù)為0.902334。(該負載鐠釹有機相的后續(xù)處理可以選擇常用鹽酸反萃取法，進而獲得相應(yīng)的氯化釹水溶液。)
與現(xiàn)有工藝相比，本發(fā)明工藝方法的堿消耗量(包括皂化用堿和中和用堿)下降12.95%，酸消耗量(包括洗滌用酸和反萃取用 酸)下降12.95%。
[0037]實施例2:
(I)工業(yè)級鐠料液
工業(yè)級鐠料液為氯化稀土水溶液，其稀土濃度為1.2 M, pH值為2.5，料液中鈰的摩爾分數(shù)為0.001、鐠的摩爾分數(shù)為0.995、釹的摩爾分數(shù)為0.004。
[0038](2)有機相
有機相為2 -乙基己基膦酸單2 -乙基己基酯(即P507)的煤油溶液，P507濃度為1.2M。鈰鐠/鐠釹分組分離工藝和鈰/鐠分離工藝中，P507萃取劑有機相使用時采用常規(guī)方
法皂化。
[0039](3)鈰鐠/鐠釹分組分離分餾萃取工藝
鈰鐠/鐠釹分組分離工藝采用分餾萃取體系，以P507為萃取劑；工業(yè)級鐠料液為原料；3.5 M鹽酸為洗滌液。
[0040]鈰鐠/鐠釹分組分離分餾萃取工藝的工藝參數(shù):歸一化萃取量於4.87695，歸一化洗滌量r=4.44341 ;萃取段混合萃取比^?=0.895936，洗滌段混合萃取比Am=L 09757。萃取量:工業(yè)級鐠料液進料量:洗滌量=4.87695: I: 4.44341 (稀土離子摩爾比)。萃取段級數(shù)為23級，洗滌段級數(shù)為7級。稀土皂化有機相從第I級進入鈰鐠/鐠釹分組分離分餾萃取體系。工業(yè)級鐠料液從第23級進入分餾萃取體系。洗滌液從第30級進入分餾萃取體系O
[0041 ] 出口水相:鈰鐠/鐠釹分組分離分餾萃取體系的第I級出口水相獲得中間產(chǎn)品氯化鐠鈰水溶液。該氯化鐠鈰溶液中，鈰的摩爾分數(shù)為0.001763、鐠的摩爾分數(shù)為0.998235、釹的摩爾分數(shù)為0.000002。氯化鐠鋪水溶液用堿調(diào)節(jié)pH值至2,然后用作鋪/鐠分組分離工藝的料液。
[0042]出口負載有機相:鈰鐠/鐠釹分組分離分餾萃取體系的第30級出口負載有機相中含有鐠釹，以4.5 M鹽酸為反萃液,經(jīng)過6級逆流反萃取,獲得中間產(chǎn)品氯化鐠釹水溶液。該氯化鐠釹溶液中，鋪的摩爾分數(shù)為0.000002、鐠的摩爾分數(shù)為0.990774、釹的摩爾分數(shù)為0.009224。氯化鐠釹溶液用堿調(diào)節(jié)pH值至2，然后用作鐠/釹分組分離工藝的料液。
[0043](4)鈰/鐠分離分餾萃取工藝 鈰/鐠分離工藝采用分餾萃取體系，以P507為萃取劑；pH值為2的氯化鐠鈰溶液為料液(從鈰鐠/鐠釹分組分離工藝的出口水相獲得)，該氯化鐠鈰溶液的稀土組成:鈰的摩爾分數(shù)為0.001763、鐠的摩爾分數(shù)為0.998235、釹的摩爾分數(shù)為0.000002 ;以高純氯化鐠溶液為洗滌液(從鐠/釹分離工藝的出口水相獲得)，該高純氯化鐠溶液的稀土組成:鈰的摩爾分數(shù)為0.000003、鐠的摩爾分數(shù)為0.999994、釹的摩爾分數(shù)為0.000003。
[0044]鈰/鐠分離分餾萃取工藝的工藝參數(shù):歸一化萃取量^=3.40987，歸一化洗滌量W=2.41421 ;萃取段混合萃取比^?=0.998727，洗滌段混合萃取比=1.41241。萃取量:工業(yè)級鐠料液進料量:洗滌量=3.40987: I: 2.41421 (稀土離子摩爾比)。萃取段級數(shù)為15級，洗滌段級數(shù)為12級。稀土皂化有機相從第I級進入鈰/鐠分離分餾萃取體系。氯化鐠鈰料液從第15級進入分餾萃取體系。洗滌液從第27級進入分餾萃取體系。
[0045]出口水相:鈰/鐠分離分餾萃取體系的第I級出口水相獲得氯化鈰鐠水溶液。該氯化鋪鐠溶液中，鋪的摩爾分數(shù)為0.404467、鐠的摩爾分數(shù)為0.595533、釹的摩爾分數(shù)為小于 0.0000001。
[0046]出口負載有機相:鈰/鐠分離分餾萃取體系的第27級出口負載有機相中含有高純鐠。該負載高純鐠有機相中，鈰的摩爾分數(shù)為0.000002、鐠的摩爾分數(shù)為0.999989、釹的摩爾分數(shù)為0.000009。負載高純鐠的有機相，全部用作鐠/釹分離工藝的皂化有機相，進入鐠/釹分離的分餾萃取體系。
[0047](5)鐠/釹分離工藝
鐠/釹分離工藝采用分餾萃取體系，以P507為萃取劑；pH值為2的氯化鐠釹溶液為料液(從反萃取鈰鐠/鐠釹分組分離工藝的出口負載有機相獲得)，該氯化鐠釹料液的稀土組成:鈰的摩爾分數(shù)為0.000002、鐠的摩爾分數(shù)為0.990774、釹的摩爾分數(shù)為0.009224 ；3.5M鹽酸為洗滌液。
[0048]鐠/釹分離分餾萃取工藝的工藝參數(shù):歸一化萃取量^=4.46263，歸一化洗滌量W=A.44949 ;萃取段混合萃取比^?=0.818908，洗滌段混合萃取比仏’=1.00295。萃取量:氯化鐠釹料液進料量:洗滌量=4.46263: I: 4.44949 (稀土離子摩爾比)。萃取段級數(shù)為29級，洗滌段級數(shù)為19級。稀土皂化有機相從第I級進入鐠/釹分離分餾萃取體系，稀土皂化有機相為負載高純鐠的有機相(即鈰/鐠分離分餾萃取工藝的出口負載有機相)，該負載高純鐠的有機相中的稀土組成:鈰的摩爾分數(shù)為0.000002、鐠的摩爾分數(shù)為0.999989、釹的摩爾分數(shù)為0.000009。氯化鐠釹料液從第29級進入分懼萃取體系。洗漆液從第48級進入分餾萃取體系。
[0049]出口水相:鐠/釹分離分餾萃取體系的第I級出口水相獲得高純氯化鐠水溶液。該氯化鐠溶液中，鋪的摩爾分數(shù)為0.000004、鐠的摩爾分數(shù)為0.99999、釹的摩爾分數(shù)為0.000006。
[0050]出口負載有機相:鐠/釹分離分餾萃取體系的第48級出口負載有機相中含有鐠釹。該負載鐠釹有機相中，鈰的摩爾分數(shù)為小于0.0000001、鐠的摩爾分數(shù)為0.299001、釹的摩爾分數(shù)為0.700999。
[0051](6)分離產(chǎn)品高純鐠產(chǎn)品:高純氯化鐠水溶液，其鈰的摩爾分數(shù)為0.000004、鐠的摩爾分數(shù)為
0.99999、釹的摩爾分數(shù)為0.000006。
[0052]富鋪產(chǎn)品:氯化鋪鐠水溶液，其鋪的摩爾分數(shù)為0.404467、鐠的摩爾分數(shù)為
0.595533、釹的摩爾分數(shù)為小于0.0000001。
[0053]富釹產(chǎn)品:負載鐠釹有機相，其鋪的摩爾分數(shù)為小于0.0000001、鐠的摩爾分數(shù)為
0.299001、釹的摩爾分數(shù)為0.700999。(該負載釹有機相的后續(xù)處理可以選擇常用鹽酸反萃取法，進而獲得相應(yīng)的氯化釹水溶液。) 與現(xiàn)有工藝相比，本發(fā)明工藝方法的堿消耗量(包括皂化用堿和中和用堿)下降13.14%，酸消耗量(包括洗滌用酸和反萃取用酸)下降13.14%。
[0054]實施例3:
(I)工業(yè)級鐠料液
工業(yè)級鐠料液為氯化稀土水溶液，其稀土濃度為1.5 M, pH值為3，料液中鈰的摩爾分數(shù)為0.005、鐠的摩爾分數(shù)為0.98、釹的摩爾分數(shù)為0.015。
[0055](2)有機相
有機相為2 -乙基己基膦酸單2 -乙基己基酯(即P507)的磺化煤油溶液，P507濃度為1.5 M。鈰鐠/鐠釹分組分離工藝和鈰/鐠分離工藝中，P507萃取劑有機相使用時采用常規(guī)方法皂化。
[0056](3)鈰鐠/鐠釹分組分離分餾萃取工藝
鈰鐠/鐠釹分組分離工藝采用分餾萃取體系，以P507為萃取劑；工業(yè)級鐠料液為原料；
3M鹽酸為洗滌液。
[0057]鈰鐠/鐠釹分組分離分餾萃取工藝的工藝參數(shù):歸一化萃取量S=4.85051，歸一化洗滌量r=4.41887 ;萃取段混合萃取比^?=0.895114，洗滌段混合萃取比Am=L 09768。萃取量:工業(yè)級鐠料液進料量:洗滌量=4.85051: I: 4.41887 (稀土離子摩爾比)。萃取段級數(shù)為21級，洗滌段級數(shù)為6級。稀土皂化有機相從第I級進入鈰鐠/鐠釹分組分離分餾萃取體系。工業(yè)級鐠料液從第21級進入分餾萃取體系。洗滌液從第27級進入分餾萃取體系O
出口水相:鈰鐠/鐠釹分組分離分餾萃取體系的第I級出口水相獲得中間產(chǎn)品氯化鐠鋪水溶液。該氯化鐠鋪溶液中，鋪的摩爾分數(shù)為0.008782、鐠的摩爾分數(shù)為0.991205、釹的摩爾分數(shù)為0.000013。氯化鐠鈰水溶液用堿調(diào)節(jié)pH值至3，然后用作鈰/鐠分組分離工藝的料液。
[0058]出口負載有機相:鈰鐠/鐠釹分組分離分餾萃取體系的第27級出口負載有機相中含有鐠釹，以4.5 M鹽酸為反萃液,經(jīng)過6級逆流反萃取,獲得中間產(chǎn)品氯化鐠釹水溶液。該氯化鐠釹溶液中，鋪的摩爾分數(shù)為0.000020、鐠的摩爾分數(shù)為0.965246、釹的摩爾分數(shù)為0.034734。氯化鐠釹溶液用堿調(diào)節(jié)pH值至3，然后用作鐠/釹分組分離工藝的料液。
[0059](4)鈰/鐠分離分餾萃取工藝
鈰/鐠分離工藝采用分餾萃取體系，以P507為萃取劑；pH值為3的氯化鐠鈰溶液為料液(從鈰鐠/鐠釹分組分離工藝的出口水相獲得)，該氯化鐠鈰溶液的稀土組成:鈰的摩爾分數(shù)為0.008782、鐠的摩爾分數(shù)為0.991205、釹的摩爾分數(shù)為0.000013 ;以高純氯化鐠溶液為洗滌液(從鐠/釹分離工藝的出口水相獲得)，該高純氯化鐠溶液的稀土組成:鈰的摩爾分數(shù)為0.000043、鐠的摩爾分數(shù)為0.999914、釹的摩爾分數(shù)為0.000043。
[0060]鈰/鐠分離分餾萃取工藝的工藝參數(shù):歸一化萃取量^=3.40191，歸一化洗滌量r=2.41421 ;萃取段混合萃取比^?=0.996396，洗滌段混合萃取比=1.40912。萃取量:工業(yè)級鐠料液進料量:洗滌量=3.40191: I: 2.41421 (稀土離子摩爾比)。萃取段級數(shù)為13級，洗滌段級數(shù)為10級。稀土皂化有機相從第I級進入鈰/鐠分離分餾萃取體系。氯化鐠鈰料液從第13級進入分餾萃取體系。洗滌液從第23級進入分餾萃取體系。
[0061]出口水相:鈰/鐠分離分餾萃取體系的第I級出口水相獲得氯化鈰鐠水溶液。該氯化鋪鐠溶液中，鋪的摩爾分數(shù)為0.708934、鐠的摩爾分數(shù)為0.291066、釹的摩爾分數(shù)為小于 0.0000001。[0062]出口負載有機相:鈰/鐠分離分餾萃取體系的第23級出口負載有機相中含有高純鐠。該負載高純鐠有機相中，鈰的摩爾分數(shù)為0.000047、鐠的摩爾分數(shù)為0.999918、釹的摩爾分數(shù)為0.000035。該負載高純鐠的有機相，全部用作鐠/釹分離工藝的皂化有機相，進入鐠/釹分離的分餾萃取體系。
[0063](5)鐠/釹分離工藝
鐠/釹分離工藝采用分餾萃取體系，以P507為萃取劑；pH值為3的氯化鐠釹溶液為料液(從反萃取鈰鐠/鐠釹分組分離工藝的出口負載有機相獲得)，該氯化鐠釹料液的稀土組成:鈰的摩爾分數(shù)為0.000020、鐠的摩爾分數(shù)為0.965246、釹的摩爾分數(shù)為0.034734 ；3.5M鹽酸為洗滌液。
[0064]鐠/釹分離分餾萃取工藝的工藝參數(shù):歸一化萃取量於4.4879，歸一化洗滌量W=A.44949 ;萃取段混合萃取比^?=0.823545，洗滌段混合萃取比仏’=1.00863。萃取量:氯化鐠釹料液進料量:洗滌量=4.4879: I: 4.44949(稀土離子摩爾比)。萃取段級數(shù)為26級，洗滌段級數(shù)為18級。稀土皂化有機相從第I級進入鐠/釹分離分餾萃取體系，稀土皂化有機相為負載高純鐠的有機相(即鈰/鐠分離分餾萃取工藝的出口負載有機相)，該負載高純鐠的有機相中的稀土組成:鈰的摩爾分數(shù)為0.000047、鐠的摩爾分數(shù)為0.999918、釹的摩爾分數(shù)為0.000035。氯化鐠釹料液從第26級進入分懼萃取體系。洗漆液從第44級進入分餾萃取體系。
[0065]出口水相:鐠/釹分離分餾萃取體系的第I級出口水相獲得高純氯化鐠水溶液。該氯化鐠水溶液中，鋪的摩爾分數(shù)為0.000043、鐠的摩爾分數(shù)為0.999914、釹的摩爾分數(shù)為 0.000043。
[0066]出口負載有機相:鐠/釹分離分餾萃取體系的第44級出口負載有機相中含有鐠釹。該負載鐠釹有機相中，鈰的摩爾分數(shù)為小于0.0000001、鐠的摩爾分數(shù)為0.0978457、釹的摩爾分數(shù)為0.902154。
[0067](6)分離產(chǎn)品
高純鐠產(chǎn)品:高純氯化鐠水溶液，其鈰的摩爾分數(shù)為0.000043、鐠的摩爾分數(shù)為0.999914、釹的摩爾分數(shù)為0.000043。
[0068]富鋪產(chǎn)品:氯化鋪鐠水溶液，其鋪的摩爾分數(shù)為0.708934、鐠的摩爾分數(shù)為0.291066、釹的摩爾分數(shù)為小于0.0000001。
[0069]富釹產(chǎn)品:負載鐠釹有機相，其鋪的摩爾分數(shù)為小于0.0000001、鐠的摩爾分數(shù)為0.0978457、釹的摩爾分數(shù)為0.902154。[0070]與現(xiàn)有工藝相比，本發(fā)明工藝方法的堿消耗量(包括皂化用堿和中和用堿)下降12.82%，酸消耗量(包括洗滌用酸和反萃取用酸)下降12.82%。
[0071]實施例4:
(I)工業(yè)級鐠料液
工業(yè)級鐠料液為氯化稀土水溶液，其稀土濃度為0.5 M, pH值為2，料液中鈰的摩爾分數(shù)為0.0003、鐠的摩爾分數(shù)為0.999、釹的摩爾分數(shù)為0.0007。
[0072](2)有機相
有機相為2 -乙基己基膦酸單2 -乙基己基酯(即P507)的磺化煤油溶液，P507濃度為0.8 M。鈰鐠/鐠釹分組分離工藝和鈰/鐠分離工藝中，P507萃取劑有機相使用時采用常規(guī)方法皂化。
[0073](3)鈰鐠/鐠釹分組分離分餾萃取工藝
鈰鐠/鐠釹分組分離工藝采用分餾萃取體系，以P507為萃取劑；工業(yè)級鐠料液為原料；
4M鹽酸為洗滌液。
[0074]鈰鐠/鐠釹分組分離分餾萃取工藝的工藝參數(shù):歸一化萃取量於3.50599，歸一化洗滌量r=3.04562 ;萃取段混合萃取比^?=0.866615，洗滌段混合萃取比Am=L 15116。萃取量:工業(yè)級鐠料液進料量:洗滌量=3.50599: I: 3.04562 (稀土離子摩爾比)。萃取段級數(shù)為18級，洗滌段級數(shù)為6級。稀土皂化有機相從第I級進入鈰鐠/鐠釹分組分離分餾萃取體系。工業(yè)級鐠料液從第18級進入分餾萃取體系。洗滌液從第24級進入分餾萃取體系O
[0075]出口水相:鈰鐠/鐠釹分組分離分餾萃取體系的第I級出口水相獲得中間產(chǎn)品氯化鐠鋪水溶液。該氯化鐠鋪溶液中，鋪的摩爾分數(shù)為0.000554、鐠的摩爾分數(shù)為0.999443,釹的摩爾分數(shù)為0.000003。氯化鐠鈰水溶液用堿調(diào)節(jié)pH值至2.5，然后用作鈰/鐠分組分離工藝的料液。
[0076]出口負載有機相:鈰鐠/鐠釹分組分離分餾萃取體系的第30級出口負載有機相中含有鐠釹，以4.5 M鹽酸為反萃液,經(jīng)過6級逆流反萃取,獲得中間產(chǎn)品氯化鐠釹水溶液。該氯化鐠釹溶液中，鋪的摩爾分數(shù)為0.000002、鐠的摩爾分數(shù)為0.998481、釹的摩爾分數(shù)為0.001517。氯化鐠釹溶液用堿調(diào)節(jié)pH值至2.5，然后用作鐠/釹分組分離工藝的料液。
[0077](4)鈰/鐠分離分餾萃取工藝
鈰/鐠分離工藝采用分餾萃取體系，以P507為萃取劑；pH值為2.5的氯化鐠鈰溶液為料液(從鈰鐠/鐠釹分組分離工藝的出口水相獲得)，該氯化鐠鈰溶液的稀土組成:鈰的摩爾分數(shù)為0.000554、鐠的摩爾分數(shù)為0.999443，釹的摩爾分數(shù)為0.000003 ;以高純氯化鐠溶液為洗滌液(從鐠/釹分離工藝的出口水相獲得)，該高純氯化鐠溶液的稀土組成:鈰的摩爾分數(shù)為0.000002、鐠的摩爾分數(shù)為0.999995、釹的摩爾分數(shù)為0.000003。
[0078]鈰/鐠分離分餾萃取工藝的工藝參數(shù):歸一化萃取量^=2.59855，歸一化洗滌量W=1.60127 ;萃取段混合萃取比^?=0.998954，洗滌段混合萃取比Am =1.62281。萃取量:工業(yè)級鐠料液進料量:洗滌量=2.59855: I: 1.60127 (稀土離子摩爾比)。萃取段級數(shù)為15級，洗滌段級數(shù)為19級。稀土皂化有機相從第I級進入鈰/鐠分離分餾萃取體系。氯化鐠鈰料液從第15級進入分餾萃取體系。洗滌液從第34級進入分餾萃取體系。
[0079]出口水相:鈰/鐠分離分餾萃取體系的第I級出口水相獲得氯化鈰鐠水溶液。該氯化鋪鐠溶液中，鋪的摩爾分數(shù)為0.203104、鐠的摩爾分數(shù)為0.796896、釹的摩爾分數(shù)為小于 0.0000001。
[0080]出口負載有機相:鈰/鐠分離分餾萃取體系的第34級出口負載有機相中含有高純鐠。該負載高純鐠有機相中，鈰的摩爾分數(shù)為0.000002、鐠的摩爾分數(shù)為0.999995、釹的摩爾分數(shù)為0.000003。負載高純鐠的有機相，全部用作鐠/釹分離工藝的皂化有機相，進入鐠/釹分離的分餾萃取體系。
[0081](5)鐠/釹分離工藝
鐠/釹分離工藝采用分餾萃取體系，以P507為萃取劑；pH值為2.5的氯化鐠釹溶液為料液(從反萃取鈰鐠/鐠釹分組分離工藝的出口負載有機相獲得)，該氯化鐠釹料液的稀土組成:鈰的摩爾分數(shù)為0.000002、鐠的摩爾分數(shù)為0.998481、釹的摩爾分數(shù)為0.001517 ；4M鹽酸為洗滌液。
[0082]鐠/釹分離分餾萃取工藝的工藝參數(shù):歸一化萃取量^=3.05068，歸一化洗滌量r=3.04691 ;萃取段混合萃取比^?=0.753829，洗滌段混合萃取比Am =1.00124。萃取量:氯化鐠釹料液進料量:洗滌量=3.05068: I: 3.04691 (稀土離子摩爾比)。萃取段級數(shù)為41級，洗滌段級數(shù)為21級。稀土皂化有機相從第I級進入鐠/釹分離分餾萃取體系，稀土皂化有機相為負載高純鐠的有機相(即鈰/鐠分離分餾萃取工藝的出口負載有機相)，該負載高純鐠的有機相中的稀土組成:鈰的摩爾分數(shù)為0.000002、鐠的摩爾分數(shù)為0.999995、釹的摩爾分數(shù)為0.000003。氯化鐠釹料液從第41級進入分懼萃取體系。洗漆液從第62級進入分餾萃取體系。
[0083]出口水相:鐠/釹分離分餾萃取體系的第I級出口水相獲得高純氯化鐠水溶液。該氯化鐠溶液中，鋪的摩爾分數(shù)為0.000002、鐠的摩爾分數(shù)為0.999995、釹的摩爾分數(shù)為0.000003。
[0084]出口負載有機相:鐠/釹分離分餾萃取體系的第62級出口負載有機相中含有鐠釹。該負載鐠釹有機相中，鈰的摩爾分數(shù)為小于0.0000001、鐠的摩爾分數(shù)為0.598075、釹的摩爾分數(shù)為0.401925。
[0085](6)分離產(chǎn)品
高純鐠產(chǎn)品:高純氯化鐠水溶液，其鈰的摩爾分數(shù)為0.000002、鐠的摩爾分數(shù)為0.999995、釹的摩爾分數(shù)為0.000003。
[0086]富鋪產(chǎn)品:氯化鋪鐠水溶液，其鋪的摩爾分數(shù)為0.203104、鐠的摩爾分數(shù)為0.796896、釹的摩爾分數(shù)為小于0.0000001。
[0087]富釹產(chǎn)品:負載鐠釹有機相，其鋪的摩爾分數(shù)為小于0.0000001、鐠的摩爾分數(shù)為
0.598075、釹的摩爾分數(shù)為0.401925。(該負載釹有機相的后續(xù)處理可以選擇常用鹽酸反萃取法，進而獲得相應(yīng)的氯化釹水溶液。)
與現(xiàn)有工藝相比，本發(fā)明工藝方法的堿消耗量(包括皂化用堿和中和用堿)下降
12.97%，酸消耗量(包括洗滌用酸和反萃取用酸)下降12.97%。
【權(quán)利要求】
1.一種工業(yè)級鐠原料制備高純鐠的工藝方法，其特征在于:所述的工藝方法由鈰鐠/鐠釹分組分離、鈰/鐠分離及鐠/釹分離三個分餾萃取體系構(gòu)成；在鈰鐠/鐠釹分餾萃取體系的萃取段實現(xiàn)鈰鐠與釹的分離，在鈰鐠/鐠釹分餾萃取體系的洗滌段實現(xiàn)鈰與鐠釹的分離；鈰/鐠分離分餾萃取體系與鐠/釹分離分餾萃取體系分離直接串聯(lián)； 具體通過以下工藝方案來實現(xiàn): (1)工業(yè)級鐠料液 工業(yè)級鐠料液為氯化稀土水溶液，其稀土濃度為0.5 M~1.5 M，pH值為2~3，料液中鐠的摩爾分數(shù)為0.98~0.999 ； (2)有機相 有機相為P507的煤油或磺化煤油溶液，P507的濃度為0.8~1.5 M ;鈰鐠/鐠釹分組分離工藝和鈰/鐠分離工藝中，P507萃取劑有機相使用時采用常規(guī)方法皂化； (3)鈰鐠/鐠釹分組分離分餾萃取工藝 鈰鐠/鐠釹分組分離工藝采用分餾萃取體系，以P507為萃取劑，工業(yè)級鐠料液為原料，3 M~4 M鹽酸為洗滌液；鈰鐠/鐠釹分組分離工藝的出口水相為中間產(chǎn)品氯化鐠鈰水溶液，用堿調(diào)節(jié)pH值為2~3后用作鈰/鐠分組分離工藝的料液；出口負載有機相中含有鐠釹，以4.5 M鹽酸為反萃液,經(jīng)過6級逆流反萃取,獲得中間產(chǎn)品氯化鐠釹水溶液,用堿調(diào)節(jié)PH值為2~3后用作鐠/釹分組分離工藝的料液； (4)鈰/鐠分離分餾萃取工藝 鈰/鐠分離工藝采用分餾萃取體系，以P507為萃取劑，pH值為2~3的氯化鐠鈰溶液為料液，以高純氯化鐠溶液為洗滌液；鈰/鐠分離工藝的出口水相為產(chǎn)品氯化鈰鐠水溶液，其中鈰的摩爾分數(shù)為0.2~0.9 ;出口負載有機相中含有高純鐠； (5)鐠/釹分離分餾萃取工藝 鐠/釹分離工藝采用分餾萃取體系，以P507為萃取劑，pH值為2~3的氯化鐠釹溶液為料液，3 M~4 M鹽酸為洗滌液；鐠/釹分離工藝的出口水相為高純氯化鐠水溶液，其鐠的摩爾分數(shù)為0.9999~0.999995 ;出口負載有機相中含有鐠釹，獲得富釹產(chǎn)品，其中釹的摩爾分數(shù)為0.4~0.9 ; (6)分離產(chǎn)品 高純鐠產(chǎn)品:高純氯化鐠水溶液，其鐠的摩爾分數(shù)為0.9999~0.999995，從鐠/釹分離工藝的出口水相獲得； 富鈰產(chǎn)品:氯化鈰鐠水溶液，其中鈰的摩爾分數(shù)為0.2~0.9，從鈰/鐠分離工藝的出口水相獲得； 富釹產(chǎn)品:負載鐠釹有機相，其鐠的摩爾分數(shù)為0.4~0.9，從鐠/釹分離工藝的出口負載有機相獲得。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種工業(yè)級鐠原料制備高純鐠的工藝方法，其特征在于:所述的鈰/鐠分餾萃取分離與鐠/釹分餾萃取分離直接串聯(lián)，其連接方式是鈰/鐠分離的出口負載高純鐠有機相全部用作鐠/釹分離的稀土皂化有機相；分取部分鐠/釹分離的出口水相高純氯化鐠溶液用作鈰/鐠分離的洗滌液。
【文檔編號】C22B59/00GK103526058SQ201310492908
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月21日
【發(fā)明者】鐘學(xué)明, 傅毛生 申請人:南昌航空大學(xué)