[發明專利]一種萃取分離制備5N鉺的工藝

在審

• 申請號: 201610323783.6
• 申請日: 2016-05-17
• 公開（公告）號: CN105779762A
• 公開（公告）日: 2016-07-20
• 發明（設計）人: 鐘學明
• 申請（專利權）人: 南昌航空大學
• 主分類號: C22B3/38
• 分類號: C22B3/38;C22B3/32;C22B3/28;C22B59/00
• 代理公司: 南昌市平凡知識產權代理事務所 36122
• 代理人: 張文杰

1.一種萃取分離制備5N鉺的工藝，其特征在于：所述的工藝以2N～3N級氯化鉺為料 液，環烷酸和酸性膦試劑P229為萃取劑，包含12個步驟，其中4個分離步驟和8個輔助步 驟；4個分離步驟分別為Y/HoErTmYb分離工段、HoEr/ErTmYb分離工段、Ho/Er分離工段 和Er/TmYb分離工段，8個輔助步驟分別為環烷酸萃取的反萃工段I、萃酸工段I、環烷酸稀 土皂化工段I、濃縮工段、萃酸工段II、P229稀土皂化工段II、P229萃取的反萃工段II和P229 稀土皂化工段III；12個步驟具體如下：

1)Y/HoErTmYb分離工段

來自第四步環烷酸稀土皂化工段I的稀土皂化環烷酸有機相從Y/HoErTmYb滿載分餾萃 取體系第一級進入，2N～3N級氯化鉺料液從Y/HoErTmYb滿載分餾萃取體系進料級進入， 來自第三步萃酸工段I的萃余水相氯化鈥鉺銩鐿溶液作為洗滌劑從最后一級進入 Y/HoErTmYb滿載分餾萃取體系；從Y/HoErTmYb滿載分餾萃取體系第一級萃余水相獲得釔 溶液，以稀土摩爾數計，該釔溶液中99.1811％～99.7548％用于第四步環烷酸稀土皂化工段I， 其余0.8189％～0.2452％為釔產品；從Y/HoErTmYb滿載分餾萃取體系的最后一級獲得負載 HoErTmYb有機相，負載HoErTmYb有機相全部轉入第二步環烷酸萃取的反萃工段I；

所述的氯化鉺料液的稀土濃度為0.8mol/L～1.2mol/L，其中鉺的摩爾濃度與稀土摩爾濃 度之比為0.99～0.999，pH值范圍為3～5；

2)環烷酸萃取的反萃工段I

采用濃度為2.9mol/L～3.1mol/L鹽酸為反洗酸，10級逆流反萃負載HoErTmYb有機相 中的稀土ErTmYbYb；控制鹽酸的摩爾數與負載HoErTmYb有機相中的稀土摩爾數之比為3.4 ︰1～3.6︰1；從反萃余水相獲得的含酸氯化鈥鉺銩鐿溶液全部轉入第三步萃酸工段I；

3)萃酸工段I

萃酸有機相為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；控制萃酸有機相中N235的摩爾數與含酸氯化鈥鉺銩鐿溶液中的 殘余鹽酸摩爾數之比為3︰1，6級逆流萃取除去含酸氯化鈥鉺銩鐿溶液中的殘余鹽酸；萃酸 工段I出口有機相為負載鹽酸N235有機相；萃酸工段I出口萃余水相除去釔之后的氯化鈥鉺 銩鐿溶液，用濃度為3mol/L～4mol/L氨水調節pH值為3～5；該pH值為3～5的除釔之后 的氯化鈥鉺銩鐿溶液，以稀土摩爾數計，其中75.6126％～76.0501％用于第一步Y/HoErTmYb 分離工段的洗滌劑，其余24.3874％～23.9499％為第五步HoEr/ErTmYb分離工段的料液；

4)環烷酸稀土皂化工段I

控制來自第一步Y/HoErTmYb分離工段的釔溶液中稀土與環烷酸萃取劑的摩爾比為0.25 ︰1，氫氧根型強堿性苯乙烯陰離子交換樹脂相對氯離子的總交換摩爾數與釔產品中稀土摩爾 數之比為9︰1；在皂化反應器中依次加入環烷酸萃取有機相，來自第一步的釔溶液，相對氯 離子的有效交換容量為4mol/kg～6mol/kg及平均粒徑為0.4mm～0.6mm的氫氧根型強堿 性苯乙烯陰離子交換樹脂；室溫下充分攪拌60min后，靜置分層；上層為稀土皂化環烷酸有 機相，中層為水相，下層為固態的強堿性苯乙烯陰離子交換樹脂相；放出水相和強堿性苯乙 烯陰離子交換樹脂相，獲得稀土皂化環烷酸有機相，其皂化率為75％；第四步稀土皂化工段 I所得的稀土皂化環烷酸有機相全部用于第一步Y/HoErTmYb分離工段；

所述的環烷酸萃取有機相為環烷酸和石油亞砜的磺化煤油溶液，其中環烷酸濃度為0.6 mol/L～0.9mol/L，石油亞砜的濃度為0.6mol/L～0.9mol/L；

5)HoEr/ErTmYb分離工段

來自第八步P229稀土皂化工段II的稀土皂化P229有機相從HoEr/ErTmYb滿載分餾萃 取體系第一級進入，來自第三步萃酸工段IpH值為3～5的氯化鈥鉺銩鐿溶液作為料液從 HoEr/ErTmYb滿載分餾萃取體系進料級進入，來自第七步萃酸工段II的萃余水相氯化鉺銩鐿 溶液作為洗滌劑從最后一級進入HoEr/ErTmYb滿載分餾萃取體系；從HoEr/ErTmYb滿載分 餾萃取體系第一級萃余水相獲得HoEr料液，以稀土摩爾數計，其中80.0359％～81.6493％用 于第八步P229稀土皂化工段II，其余19.9641％～18.3507％用作第九步Ho/Er分離工段的料 液；從HoEr/ErTmYb滿載分餾萃取體系的最后一級獲得負載ErTmYb有機相，以稀土摩爾數 計，其中65.4272％～66.8646％直接進入第六步濃縮工段，其余34.5728％～33.1354％用作第 十步Er/TmYb分離工段的原料；

6)濃縮工段

負載ErTmYb有機相的濃縮采用濃度為3.0mol/L～3.5mol/L鹽酸，逆流反萃負載ErTmYb 有機相中的稀土ErTmYb；控制鹽酸的摩爾數與負載ErTmYb有機相中的稀土摩爾數之比為 3.9︰1～4.2︰1；從濃縮工段的反萃余水相獲得的含酸氯化鉺銩鐿溶液，全部轉入第七步萃酸 工段II；

7)萃酸工段II

萃酸有機相為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；控制萃酸有機相中N235的摩爾數與含酸氯化鉺銩鐿溶液中的殘 余鹽酸摩爾數之比為2︰1，6級逆流萃取除去含酸氯化鉺銩鐿溶液中的殘余鹽酸；萃酸工段 II出口有機相為負載鹽酸N235有機相；萃酸工段II出口萃余水相氯化鉺銩鐿溶液全部用作 第五步HoEr/ErTmYb分離工段的洗滌劑；

8)P229稀土皂化工段II

控制來自第五步的HoEr料液中稀土與P229萃取劑的摩爾比為0.12︰1，氫氧根型強堿 性苯乙烯陰離子交換樹脂相對氯離子的總交換摩爾數與HoEr料液中稀土摩爾數之比為8︰1； 在皂化反應器中依次加入P229萃取有機相，來自第五步的HoEr料液，相對氯離子的有效交 換容量為4mol/kg～6mol/kg及平均粒徑為0.4mm～0.6mm的氫氧根型強堿性苯乙烯陰離 子交換樹脂；室溫下充分攪拌60min后，靜置分層；上層為稀土皂化P229有機相，中層為 水相，下層為固態的強堿性苯乙烯陰離子交換樹脂相；放出水相和強堿性苯乙烯陰離子交換 樹脂相，獲得稀土皂化P229有機相，其皂化率為36％；第八步P229稀土皂化工段II所得的 稀土皂化P229有機相全部用于第五步HoEr/ErTmYb分離工段；

所述的P229萃取有機相為P229的磺化煤油溶液，其中P229濃度為0.5mol/L～1.5 mol/L；

9)Ho/Er分離工段

來自第十二步的稀土皂化P229有機相從Ho/Er分餾萃取體系第一級進入，來自第五步的 HoEr料液從Ho/Er分餾萃取體系進料級進入，來自第十步Er/TmYb分離工段的第一級萃余 水相作為洗滌劑從最后一級進入Ho/Er分餾萃取體系；從Ho/Er分餾萃取體系第一級萃余水 相獲得分離產品鈥料液；從Ho/Er分餾萃取體系的最后一級獲得負載Er有機相，該負載Er 有機相用作第十步Er/TmYb分離工段的稀土皂化有機相，全部進入第十步Er/TmYb分離工 段的第一級；

10)Er/TmYb分離工段

來自第九步Ho/Er分離工段的負載Er有機相從Er/TmYb分餾萃取體系第一級進入，來 自第五步的負載ErTmYb有機相從Er/TmYb分餾萃取體系進料級進入，洗滌酸從最后一級進 入Er/TmYb分餾萃取體系；從Er/TmYb分餾萃取體系第一級萃余水相獲得分離產品5N級高 純鉺；從Er/TmYb分餾萃取體系的最后一級獲得負載TmYb有機相，該負載TmYb有機相全 部進入第十一步P229萃取的反萃工段II；

所述的洗滌酸為1.5mol/L～1.7mol/L鹽酸；

所述的分離產品5N級高純鉺中鉺的摩爾數與稀土摩爾數之比為0.999990～0.999996，相 對純度為99.9990％～99.9996％，產率為94.88％～97.34％；

11)P229萃取的反萃工段II

采用濃度為3.3mol/L～3.9mol/L鹽酸為反萃酸，逆流反萃負載TmYb有機相中的稀土元 素；控制反萃鹽酸的摩爾數與負載TmYb有機相中的稀土摩爾數之比為4.3︰1～4.5︰1；從 反萃工段的反萃余水相獲得分離產品銩鐿；

12)P229稀土皂化工段III

控制來自第九步Ho/Er分離工段的鈥料液中稀土與P229萃取劑的摩爾比為0.12︰1，氫 氧根型強堿性苯乙烯陰離子交換樹脂相對氯離子的總交換摩爾數與鈥料液中稀土摩爾數之比 為8︰1；在皂化反應器中依次加入P229萃取有機相，來自第九步Ho/Er分離工段的鈥料液， 相對氯離子的有效交換容量為4mol/kg～6mol/kg及平均粒徑為0.4mm～0.6mm的氫氧根 型強堿性苯乙烯陰離子交換樹脂；室溫下充分攪拌60min后，靜置分層；上層為稀土皂化P229 有機相，中層為水相，下層為固態的強堿性苯乙烯陰離子交換樹脂相；放出水相和強堿性苯 乙烯陰離子交換樹脂相，獲得稀土皂化P229有機相，其皂化率為36％；第十二步P229稀土 皂化工段III所得的稀土皂化P229有機相全部用于第九步Ho/Er分離工段；

所述的P229萃取有機相為P229的磺化煤油溶液，其中P229濃度為0.5mol/L～1.5mol/L。

2.根據權利要求1所述的一種萃取分離制備5N鉺的工藝，其特征在于：所述的Ho/Er 分離與Er/TmYb分離串聯。