[發(fā)明專利]萃取稀土元素的方法及稀土萃取系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210524076.5
• 申請日: 2011-08-04
• 公開（公告）號: CN102936664A
• 公開（公告）日: 2013-02-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陸文光
• 申請（專利權(quán)）人: 陸文光
• 主分類號: C22B59/00
• 分類號: C22B59/00;C22B3/26
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本申請是分案申請，原申請的申請?zhí)枺?01110222358.5，發(fā)明創(chuàng)造名稱：萃取稀土元素的方法及萃取系統(tǒng)，申請日：2011-8-4。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種萃取稀土元素的方法及稀土萃取系統(tǒng)。

背景技術(shù)

稀土就是化學(xué)元素周期表中鑭系元素--鑭（La）、鈰（Ce）、鐠(Pr)、釹(Nd)、钷(Pm)、釤(Sm)、銪(Eu)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)、镥(Lu)，以及與鑭系的15個(gè)元素密切相關(guān)的兩個(gè)元素--鈧（Sc）和釔（Y）共17種元素，稱為稀土元素（Rare?Earth），簡稱稀土（RE或R）。

在稀土的冶煉及稀土主要初級產(chǎn)品的加工過程中，使用了大量化學(xué)試劑，導(dǎo)致我國每年產(chǎn)生稀土廢水近200多萬噸。如何通過萃取回收這些稀土元素，是領(lǐng)域要解決的技術(shù)問題。

溶劑萃取法適于批量生產(chǎn)從鑭到鉺及釔等豐度較高的稀土元素。

溶劑萃取分離法是指在被分離物質(zhì)的水溶液中，加入一種與水不相混溶的有機(jī)溶劑，借助于萃取劑的作用，使一種或幾種組分進(jìn)入有機(jī)相，而另一些組分則仍留在水相中，從而達(dá)到分離的目的。

現(xiàn)有的一種稀土元素萃取系統(tǒng)，往往是將定量的稀土元素懸浮灌入萃取罐中，然后從罐頂送入定量的溶劑，然后加溫并開啟攪拌，使料液與溶劑充分混合。然后停止攪拌，在靜止一段時(shí)間后，罐內(nèi)的輕重組份分別處于上下層，此時(shí)只要開啟罐體側(cè)壁上的排液口排出輕組份。該現(xiàn)有技術(shù)的不足之處在于：分層液面只能通過上部視鏡人工觀測，很難確定分層的正確位置。輕液的出液管位置難調(diào)，要么輕液放不盡，要么連同重液也一起放出，導(dǎo)致萃取分離不徹底或輕相損失大。

另一種常見的溶劑萃取稀土元素的裝置為多級逆流混合-澄清器，該設(shè)備內(nèi)兩種液體相對流動(dòng)，兩者涇渭分明互不相容，一種是稀土鹽類的水溶液，另一種是“油質(zhì)”的有機(jī)相或溶劑相。兩者逆流接觸時(shí)，由于各個(gè)稀土元素對有機(jī)相內(nèi)TBP、D2EHPA等溶劑或螯臺劑親合力存在的差別，一部分稀土進(jìn)入有機(jī)相，另一部分留在溶液內(nèi)，這樣在各級混合澄清器內(nèi)經(jīng)過兩相的多次接觸與再分配，人為地重復(fù)、疊加、擴(kuò)大這種差別，即能達(dá)到多元素分組和單一元素分離的目的。和間歇型的離子交換法比，萃取法能夠連續(xù)處理高濃度溶液，成本低，適合批量生產(chǎn)，該法已發(fā)展成為工業(yè)規(guī)模分離和提純氟碳鈰礦、獨(dú)居石和磷釔礦中絕大部分稀土元素(至少11種)的有效方法。該現(xiàn)有技術(shù)的不足之處在于：空間占用較大、初期投資成本較高（為使各單一稀土產(chǎn)品的純度達(dá)到99.99％，往往使用1000級以上的混合澄清器裝置）、萃取率較低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、萃取率較高、成本低廉且空間占用較小的萃取稀土元素的方法。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的萃取稀土元素的方法中采用的萃取系統(tǒng)包括：萃提罐；所述萃提罐的頂部設(shè)有重液入口和輕相出口，萃提罐的底部設(shè)有輕液入口和重相出口；所述萃提罐的上方設(shè)有一澄清罐，萃提罐的輕相出口與該澄清罐的底部相連，該澄清罐的頂部設(shè)有輕液出口。罐內(nèi)設(shè)有多級動(dòng)環(huán)和靜環(huán)，人為把一個(gè)大的萃提罐分隔成多個(gè)小的萃提罐，大大增加了相際傳質(zhì)的面積，減少了傳質(zhì)容積，節(jié)省了設(shè)備的安裝空間。

使用時(shí)，所述萃提罐內(nèi)的重相固定，輕相從萃提罐底部的輕液入口連續(xù)進(jìn)入并從所述輕相出口溢出至澄清罐中。

具體地，所述萃提罐的中心軸線上設(shè)有攪拌軸，該攪拌軸的底部設(shè)有槳葉，在所述萃提罐內(nèi)且于所述攪拌軸上軸向分布有多個(gè)攪拌環(huán)、所述萃提罐的內(nèi)壁且與各攪拌環(huán)相錯(cuò)分布有多個(gè)靜環(huán)。所述萃提罐為采用熱蒸汽或熱水加熱、保溫的夾套式罐體，可以根據(jù)不同相際傳質(zhì)的最佳溫度點(diǎn)來調(diào)節(jié)，從而使傳質(zhì)速度達(dá)到最快。萃取溫度應(yīng)為20-30℃較合適。

所述萃取稀土元素的方法包括：將定量的作為重液的稀土元素的水溶液或懸浮液通過萃提罐的頂部的重液入口輸入該萃提罐中；啟動(dòng)攪拌軸；同時(shí)，對萃提罐加熱，讓萃提罐中的料液保持在預(yù)設(shè)溫度。將作為輕液的萃取溶劑從萃提罐底部的布液器均勻地進(jìn)入萃提罐中，在攪拌過程中，輕、重液之間實(shí)現(xiàn)自下而上的逐級混合、傳質(zhì)，完成傳質(zhì)的輕相液從萃提罐頂部溢流進(jìn)入澄清罐；輕相液在澄清罐內(nèi)澄清后，輕組分通過澄清罐頂部的輕液口排出；通過檢測從澄清罐排出的輕組分溶液中的所需稀土元素的濃度，判斷提取或萃取是否已經(jīng)完成；在提取或萃取完成后，停止輕液的輸入，開啟澄清罐下方的放空閥，放空澄清罐；將萃提罐內(nèi)的重液經(jīng)萃提罐底部的重液出口放出。

進(jìn)一步，所述萃提罐的底部內(nèi)壁上設(shè)有與所述輕液入口相連的第一分布器，以使該溶劑均勻進(jìn)入罐內(nèi)。