[發(fā)明專(zhuān)利]一種溶劑萃取法制備4N級(jí)銪的工藝方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610319004.5
• 申請(qǐng)日: 2016-05-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105925803B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-08-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鐘學(xué)明
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南昌航空大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C22B3/38
• 分類(lèi)號(hào): C22B3/38;C22B59/00
• 代理公司: 南昌市平凡知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所36122
• 代理人: 張文杰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種溶劑萃取法制備4N級(jí)銪的工藝方法，特別是涉及以酸性膦試劑P507為稀土萃取劑、銪的相對(duì)純度介于40％～60％氯化富銪溶液為料液，制備純度≥99.99％銪產(chǎn)品的萃取分離工藝方法。本發(fā)明屬于溶劑萃取中的稀土分離技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

相對(duì)純度(即稀土相對(duì)純度，時(shí)常簡(jiǎn)稱(chēng)為純度)為99.99％(簡(jiǎn)稱(chēng)4N)的銪產(chǎn)品是制備高性能銪材料的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。

傳統(tǒng)的溶劑萃取法所制備的有產(chǎn)品均低于4N級(jí)。1985年5月，申請(qǐng)?zhí)枮?5104034的中國(guó)專(zhuān)利采用將溶劑萃取法制備了純度達(dá)到3N5級(jí)(99.95％)的銪產(chǎn)品。目前，制備純度高于4N級(jí)銪產(chǎn)品的方法主要有陽(yáng)離子樹(shù)脂交換法、萃淋樹(shù)脂法和還原銪法(包括電還原法、鋅粉還原法等)。

相對(duì)于陽(yáng)離子樹(shù)脂交換法、萃淋樹(shù)脂法和還原銪法，溶劑萃取法具有產(chǎn)品收率高、生產(chǎn)規(guī)模大、化工試劑消耗少、自動(dòng)化程度高、操作簡(jiǎn)便、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)。因此，溶劑萃取法理應(yīng)是制備4N銪產(chǎn)品的首選方法。現(xiàn)有稀土萃取分離生產(chǎn)工藝中通常產(chǎn)出相對(duì)純度為40％～90％的富銪分離產(chǎn)品，該富銪產(chǎn)品中的其他稀土元素主要是釤和釓。本發(fā)明以銪的相對(duì)純度介于40％～90％的氯化銪溶液為料液，采用滿(mǎn)載萃取技術(shù)、濃縮技術(shù)、以及分離流程的優(yōu)化等來(lái)提高銪產(chǎn)品的純度，從而建立以分餾萃取為核心技術(shù)的制備4N銪產(chǎn)品的工藝方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)至今未有制備4N級(jí)銪產(chǎn)品的溶劑萃取分離工藝，建立一種以P507為萃取劑的溶劑萃取法制備4N級(jí)銪的工藝方法。

本發(fā)明一種溶劑萃取法制備4N級(jí)銪的工藝方法，以P507為萃取劑、銪的相對(duì)純度介于40％～90％(即銪的摩爾數(shù)與稀土摩爾數(shù)之比)氯化富銪溶液為料液，包括5個(gè)步驟，其中3個(gè)分離步驟和2個(gè)輔助步驟；3個(gè)分離步驟分別為NdSmEu/EuGdTb分離工段、NdSm/Eu分離工段和Eu/GdTb分離工段；2個(gè)輔助步驟分別為濃縮工段和萃酸工段。NdSm/Eu分離與Eu/GdTb分離串聯(lián)。萃酸工段通常簡(jiǎn)稱(chēng)為萃酸段；濃縮工段通常簡(jiǎn)稱(chēng)為濃縮段。步驟具體如下：

1)NdSmEu/EuGdTb分離工段

第一步為NdSmEu/EuGdTb滿(mǎn)載分餾萃取分離工段，實(shí)現(xiàn)NdSmEu/EuGdTb分離。皂化率為0.36的稀土皂化P507有機(jī)相I從NdSmEu/EuGdTb滿(mǎn)載分餾萃取體系第一級(jí)進(jìn)入，銪的相對(duì)純度40％～90％氯化富銪料液從NdSmEu/EuGdTb滿(mǎn)載分餾萃取體系進(jìn)料級(jí)進(jìn)入，來(lái)自第三步萃酸工段的萃余水相氯化銪釓鋱溶液作為洗滌劑從最后一級(jí)進(jìn)入NdSmEu/EuGdTb滿(mǎn)載分餾萃取體系；從NdSmEu/EuGdTb滿(mǎn)載分餾萃取體系第一級(jí)萃余水相獲得NdSmEu料液，用作第四步NdSm/Eu分離工段的原料；從NdSmEu/EuGdTb滿(mǎn)載分餾萃取體系的最后一級(jí)獲得負(fù)載EuGdTb有機(jī)相，以稀土摩爾數(shù)計(jì)，其中86.7562％～92.3671％直接進(jìn)入第二步的濃縮工段，其余13.2438％～7.6329％用作第五步Eu/GdTb分離工段的原料。

所述的氯化富銪料液的稀土濃度為0.5mol/L～1.5mol/L，其中銪的摩爾濃度與稀土摩爾濃度之比為0.4～0.9，pH值范圍為2～4。

所述的皂化率為0.36的P507稀土皂化有機(jī)相I是指NdSmEu/EuGdTb分離工段專(zhuān)用有機(jī)相，采用通用方法皂化。

2)濃縮工段

第二步為濃縮工段，實(shí)現(xiàn)第一步的負(fù)載EuGdTb有機(jī)相的濃縮。負(fù)載EuGdTb有機(jī)相的濃縮采用濃度為3.9mol/L～4.2mol/L鹽酸，逆流反萃負(fù)載EuGdTb有機(jī)相中的稀土EuGdTb；控制鹽酸的摩爾數(shù)與負(fù)載EuGdTb有機(jī)相中的稀土摩爾數(shù)之比為5.0︰1～5.4︰1；從濃縮工段的反萃余水相獲得的含酸氯化銪釓鋱溶液，全部轉(zhuǎn)入第三步萃酸工段。

3)萃酸工段

第三步為萃酸工段，N235萃取除去第二步濃縮工段所得的含酸氯化銪釓鋱溶液中的殘余鹽酸。萃酸有機(jī)相為N235和磷酸三丁酯的磺化煤油溶液，其中N235的濃度為0.6mol/L，磷酸三丁酯的濃度為0.4mol/L。控制萃酸有機(jī)相中N235的摩爾數(shù)與含酸氯化銪釓鋱溶液中的殘余鹽酸摩爾數(shù)之比為2:1，8級(jí)逆流萃取除去含酸氯化銪釓鋱溶液中的殘余鹽酸。萃酸工段出口有機(jī)相為負(fù)載鹽酸N235有機(jī)相；萃酸工段出口萃余水相氯化銪釓鋱溶液全部用作第一步NdSmEu/EuGdTb分離工段的洗滌劑。

4)NdSm/Eu分離工段