一種Nd/Sm～Dy/Ho分組分離中釔富銪礦的工藝方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種Nd/Sm?Dy/Ho分組分離中釔富銪礦的工藝方法，特別是涉及以膦酸酯P507為稀土萃取劑、N235為鹽酸萃取劑，二進三出分餾萃取體系分離中釔富銪礦，分餾萃取體系中稀土萃取量不低于稀土皂化量的Nd/Sm?Dy/Ho分組分離稀土的工藝方法。本發(fā)明屬于濕法冶金中的溶劑萃取領域。
【背景技術】
[0002]中紀富銪礦是儲量最大的離子吸附型稀土礦，其輕稀土元素La?Nd的含量約為55%，中稀土元素Sm?Dy的含量約為15%，重稀土元素Ho?Lu及Y的含量約為30%。由此可知，中釔富銪礦的輕中重稀土元素含量相對較為均勻，而且中重稀土元素含量相對較高。因此，中釔富銪礦是極其重要的稀土資源。
[0003]第一次切割對稀土全分離工藝流程的酸堿消耗具有決定性影響，因此第一次切割成為稀土分離流程的設計、選擇和優(yōu)化的頭等大事。目前，中釔富銪礦的最佳第一次切割為P507萃取洗滌段水相三出口?Nd/Sm?Dy/Ho?分組分離工藝。與傳統(tǒng)的二出口工藝相比較，這種三出口分離工藝流程可以節(jié)省大量的酸堿消耗。但是，本發(fā)明深入研宄發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有稀土分餾萃取分離工藝均存在各種各樣的缺點，P507萃取洗滌段水相三出口?Nd/Sm?Dy/Ho?分組分離中紀富銪礦工藝，也不例外。就萃取分離而言，現(xiàn)有中紀富銪礦的三出口分餾萃取工藝主要存在以下三大問題。
[0004]第一，萃取量大。中重稀土 Sm?Lu及Y在萃取段全部萃入有機相，這意味著需要消耗較多的皂化堿(氫氧化鈉或氨水等堿性試劑)。
[0005]第二，洗滌量大。第三出口產(chǎn)品Sm?Dy富集物(含有一定量的Ho?Lu及Y)必須在洗滌段洗滌下來，這意味著需要消耗較多的洗滌鹽酸。
[0006]第三，氫離子副作用嚴重。氫離子在起洗滌作用的同時也產(chǎn)生若干不利于稀土分離的副作用，主要有:1)氫離子濃度增加導致分離系數(shù)下降，洗滌段末端尤為明顯；2)氫離子洗滌稀土萃取量低于稀土皂化量的現(xiàn)象(即欠載現(xiàn)象)，洗滌段末端尤為嚴重；3)氫離子的洗滌作用需要在洗滌段若干級甚至整個洗滌段內才能完成(即欠洗滌現(xiàn)象)，導致分離效率降低，具體表現(xiàn)為級效率降低；4)洗滌酸必須過量，這不但要消耗更多的洗酸，而且會加大稀土分離系數(shù)下降的幅度；5)當氫離子迀移到第I級時，不但直接浪費皂化堿，而且降低稀土分餾萃取分離工藝體系的處理量。因此，氫離子在洗滌過程產(chǎn)生的副作用，使得稀土分餾萃取分離的級效率下降、級數(shù)增加、酸堿消耗量增大，分離成本升高。
[0007]總而言之，現(xiàn)有中釔富銪礦?Nd/Sm?Dy/Ho?分組分離工藝依然存在酸堿試劑消耗較大、萃取級數(shù)較多、分離成本較高等不足。

【發(fā)明內容】

[0008]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有中釔富銪礦?Nd/Sm?Dy/Ho?分組分離工藝存在酸堿試劑消耗較大、萃取級數(shù)較多、分離成本較高等不足，提出一種新的Nd/Sm?Dy/Ho分組分離中釔富銪礦工藝方法，通過二進三出分餾萃取技術降低萃取量和洗滌量，通過萃酸段消除氫離子洗滌的副作用，實現(xiàn)降低稀土分離的酸堿消耗、提高中釔富銪礦分餾萃取級效率、降低稀土分離的成本。
[0009]本發(fā)明一種Nd/Sm?Dy/Ho分組分離中釔富銪礦的工藝方法，以中釔富銪礦的氯化稀土水溶液，第三出口設于分餾萃取體系的萃洗段水相，在洗滌段和反萃段之間設有以叔胺N235為萃酸劑、磷酸三丁酯(TBP)為破乳劑的萃酸段；利用N235的萃酸作用以實現(xiàn)中釔富銪礦二進三出分餾萃取體系中稀土萃取量不低于稀土皂化量。
[0010]本發(fā)明工藝方案如下:
I)稀土料液
以中釔富銪礦的氯化稀土水溶液為料液，稀土料液中稀土濃度為1.0 M?1.5 M，pH值為I?3。中紀富銪礦稀土料液分成二份；以稀土元素計，第一份稀土料液中的輕稀土摩爾分數(shù)不低于第二份中的輕稀土摩爾分數(shù)，即第二份稀土料液中的中重稀土摩爾分數(shù)不低于第一份中的中重稀土摩爾分數(shù)。
[0011]2)稀土萃取有機相
稀土萃取有機相為P507的煤油或磺化煤油溶液，P507的體積百分比濃度為30%?45% ；以輕稀土(La?Nd)皂化有機相形式加入分餾萃取體系，皂化度為30%?40%。
[0012]3)洗滌液
洗滌液為重稀土元素(Ho?Lu及Y)的溶液，其稀土濃度為0.72 M?0.99 M，pH值為
I?4ο
[0013]4)分餾萃取體系
分餾萃取體系為二進三出分餾萃取體系，由萃取段、萃洗段和洗滌段構成，第三出口設于萃洗段水相，第三出口將萃洗段分為前萃洗段和后萃洗段。輕稀土皂化有機相從第I級萃取槽進入分餾萃取體系；第一份稀土料液從萃取段與前萃洗段的交界級進入分餾萃取體系；第二份稀土料液從后萃洗段與洗滌段的交界級進入分餾萃取體系；洗滌液從最后I級萃取槽進入分餾萃取體系。第I級萃取槽平衡水相為輕稀土組分水溶液，66%?71%的輕稀土組分水溶液轉入稀土皂化段，其余29%?34%則為輕稀土組分產(chǎn)品；最后I級萃取槽平衡有機相為負載重稀土組分的有機相，全部轉入反萃段。
[0014]5)反萃段
以負載重稀土組分的有機相為待反萃原料，以4.0 M?5.5 M鹽酸為反萃劑，逆流反萃將負載于有機相的重稀土組分反萃至水相。反萃段出口有機相為再生稀土萃取有機相，全部循環(huán)轉入堿皂化段；反萃段出口萃余水相為含酸重稀土組分水溶液，全部轉入萃酸段。
[0015]6)萃酸段
萃酸有機相為Ν235和磷酸三丁酯的煤油或磺化煤油溶液，Ν235的體積百分比濃度為20%?35%，磷酸三丁酯的體積百分比濃度為10%?25%。逆流萃取除去含酸重稀土組分水溶液中的鹽酸。萃酸段出口有機相為負載鹽酸和非稀土元素的Ν235有機相；萃酸段出口水相為重稀土組分水溶液，75%?79%的重稀土組分水溶液用作洗滌液，其余21%?25%則為重稀土組分的產(chǎn)品。
[0016]7)稀土產(chǎn)品
獲得三種稀土產(chǎn)品:從分餾萃取體系第I級萃取槽萃余水相中獲得輕稀土組分La?Nd的產(chǎn)品；從前萃洗段與后萃洗段的交界級萃取槽萃余水相中獲得中稀土組分Sm?Dy的富集物產(chǎn)品；從萃酸段的萃余水相中獲得重稀土組分Ho?Lu及Y的產(chǎn)品。
[0017]本發(fā)明具有以下優(yōu)點:與現(xiàn)有洗滌段水相三出口?Nd/Sm?Dy/Ho?分組分離工藝相比，本發(fā)明能大幅度降低稀土分離工藝過程的酸堿消耗，其中無機堿(有機相皂化用堿和中和反萃余液中鹽酸用堿)消耗量可下降58.2%?64.5%，鹽酸(洗滌用酸和反萃用酸)的消耗量可下降22.7%?34.2% ;稀土萃取分離工藝過程的廢水排放量明顯減少，稀土分離的綠色化程度明顯提高；萃取槽級數(shù)可減少12.7%?22.2%，稀土萃取分離工藝的總投資下降；分離成本顯著下降；N235不但可以萃取除去稀土溶液中的鹽酸，而且可以同時萃取除去稀土溶液中非稀土雜質，比如鐵、鉛、銅等，從而提高重稀土產(chǎn)品的質量；重稀土組分溶液的濃度有明顯提高，有利于后續(xù)分離工藝或后處理工藝；分離工藝的處理量也有一定程度的提尚。
【附圖說明】
[0018]圖1為含輔助部分(皂化段、反萃段和萃酸段)的Nd/Sm?Dy/Ho分組分離中釔富銪礦二進三出滿載分餾萃取體系結構示意圖。
[0019]圖1中，HR表示酸性磷萃取劑P507。圖1不構成對本發(fā)明的任何限制。
【具體實施方式】
[0020]下面結合具體實施例對本發(fā)明所述的一種Nd/Sm?Dy/Ho分組分離中紀富銪礦的工藝方法作進一步描述。
[0021]實施例1:1)稀土料液
第一份中釔富銪礦氯化稀土水溶液，其稀土濃度為1.2 M，pH值為2 ;以稀土元素計，輕稀土元素La?Nd的摩爾分數(shù)為0.55，Sm?Dy的摩爾分數(shù)為0.15，Ho?Lu及Y的摩爾分數(shù)為0.30。
[0022]第二份中釔富銪礦氯化稀土水溶液，其稀土濃度為1.2 M, pH值為I ;以稀土元素計，輕稀土元素La?Nd的摩爾分數(shù)為0.55，Sm?Dy的摩爾分數(shù)為0.15，Ho?Lu及Y的摩爾分數(shù)為0.30。
[0023]以稀土離子摩爾比計，第一份稀土料液與第二份稀土料液的進料量之比為1:1。
[0024]2)稀土萃取有機相
稀土萃取有機相為P507的煤油溶液，P507的體積百分比濃度為35% ;以輕稀土皂化有機相形式加入分餾萃取體系，皂化度為36%。
[0025]3)洗滌液
洗滌液為重稀土元素(Ho?Lu及Y)的溶液，其稀土濃度為0.8108 M，pH值為3。
[0026]4)分餾萃取體系
二進三出分餾萃取體系由55級萃取槽構成，其中萃取段8級，前萃洗段5級，后萃洗段7級，洗滌段35級。輕稀土皂化有機相從第I級萃取槽進入分餾萃取體系；第一份中釔富銪礦稀土料液從第8級進入分餾萃取體系；第二份中釔富銪礦稀土料液從第20級進入