[發明專利]一種從硫磷混酸體系中提取鈰（IV）及制備磷酸鈰納米材料的方法

有效

• 申請號: 201310231191.8
• 申請日: 2013-06-09
• 公開（公告）號: CN103320629A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 陳繼;張麗;鄧岳鋒
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春應用化學研究所
• 主分類號: C22B59/00
• 分類號: C22B59/00;C22B3/38
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 趙青朵;李玉秋

技術領域

本發明涉及分離提純技術領域，尤其涉及一種從硫磷混酸體系中提取鈰（IV）及制備磷酸鈰納米材料的方法。

背景技術

隨著科學技術的發展，鈰及其化合物在熒光粉、催化劑、著色劑、拋光粉等領域有著日益廣泛的應用。鈰的資源主要存在于包頭混合稀土礦和攀西氟碳鈰礦中，從礦物的提取液中直接制備鈰產品，具有重要的現實意義。優先提取鈰（IV）可以大大減少稀土（III）萃取分離的壓槽量，縮短分離流程，降低成本，且鈰（IV）比稀土（III）易萃取，實現與其他稀土元素的分離。包頭混合稀土精礦中鈰含量占總稀土含量的一半左右，包頭混合稀土礦的碳酸鈉焙燒-硫酸浸出工藝中三價鈰可以被氧化為四價，有利于鈰（IV）的提取。但是碳酸鈉焙燒處理后的硫酸浸出液的組成，是含鈰（IV）、氟、磷、硫等的混合溶液，體系過于復雜，在該復雜體系中溶劑萃取鈰（IV）存在著很多問題，這是限制碳酸鈉焙燒工藝工業化的原因之一（劉建軍.博士學位論文,稀土清潔冶金及萃取動力學[D].中國科學院長春應用化學研究所,2007,7.）。鈰（IV）的提取對固定及分離回收包頭礦中伴生的氟和磷具有積極的意義，因此研究在H₂SO₄/H₃PO₄（硫磷混合酸）體系中鈰（IV）的萃取具有重要的意義。

現有技術中公開了多種萃取鈰（IV）的方法，如60年代，碳酸鈉焙燒分解包頭稀土精礦-稀硫酸浸出工藝采用P204-TBP萃取分離鈰（IV），在浸出液中添加硼酸或硼砂抑制氟的干擾，可獲得純度99%～99.9%的CeO₂（包鋼冶金研究所,稀土與鈮,1976,1:60～77）；中科院長春應用化學所采用P507對從硫酸或硝酸體系中萃取分離鈰（IV）、釷、稀土（III）進行了研究（中國科學院長春應用化學研究所.稀土化學論文集[C],北京,科學出版社,1982,20～29.）；Gupta等報道了酸性萃取體系在萃取、反萃取過程中存在大量的酸堿消耗，萃取成本比中性萃取要高（C.K.Gupta?et.al.,Extractive?metallury?of?rare?earths,Boca?Raton?London?New?York?Washington,D.C.,2005,p183.）；李德謙等利用中性膦類萃取劑Cyanex923、Cyanex923/P204或Cyanex923/P507萃取分離鈰（IV），并制得了三氟化鈰微粉（李德謙等，中國專利，公開號為CN1556038A，CN101164890A）。但是Cyanex923比常規萃取劑如P204、P507的價格相對要高，提高了工業化生產的成本。鑒于以上萃取技術中存在的問題，本發明提供了一種利用雙功能離子液體從硫磷混酸體系中提取鈰（IV）及制備磷酸鈰納米材料的方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種從硫磷混酸體系中提取鈰（IV）及制備磷酸鈰納米材料的方法，本發明提供的方法對鈰（IV）具有較高的萃取率和選擇性，且能夠以磷酸鈰的形式回收硫磷混酸體系中的鈰（IV）和磷，得到磷酸鈰納米材料。

本發明提供了一種從硫磷混酸體系中提取鈰（IV）的方法，包括以下步驟：

將雙功能離子液體與正庚烷混合，得到萃取液，所述雙功能離子液體為二(2,4,4-三甲基戊基)膦酸三烷基甲基銨、2-乙基己基膦酸單2-乙基己基酯三烷基甲基銨或膦酸二(2-乙基己基)酯三烷基甲基銨中的一種或幾種;

將所述萃取液與硫磷混酸體系混合，進行萃取，得到負載鈰（IV）的有機相，所述硫磷混酸體系中包括鈰（IV）離子。

優選的，所述硫磷混酸體系中包括鈰（IV）離子、硫元素和磷元素；

所述鈰（IV）離子在硫磷混酸體系中的摩爾濃度為0.005mol/L～0.1mol/L；

所述鈰（IV）離子與磷的摩爾比為3:1～1:2；

所述硫磷混酸體系的酸度為1.4mol/L～4.6mol/L。

優選的，所述硫磷混酸體系為模擬處理獨居石以及獨居石和氟碳鈰混合礦得到的含鈰（IV）的硫磷混酸浸出液。

優選的，所述雙功能離子液體在萃取液中的摩爾濃度為（0.05～0.40）mol/L。

優選的，所述硫磷混酸體系與所述萃取液的體積比為（2～6）:1。

優選的，所述萃取的溫度為20℃～50℃。

優選的，所述萃取后包括以下步驟：

將所述負載鈰（IV）的有機相與反萃取劑混合，進行反萃取；

所述反萃取劑為硫酸。