[發明專利]工業級镥原料萃取分離制備5N镥的方法

有效

• 申請號: 201610341726.0
• 申請日: 2016-05-20
• 公開（公告）號: CN105950892B
• 公開（公告）日: 2017-12-12
• 發明（設計）人: 鐘學明
• 申請（專利權）人: 南昌航空大學
• 主分類號: C22B59/00
• 分類號: C22B59/00;C22B3/38
• 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

技術領域

本發明工業級镥原料萃取分離制備5N镥的方法，主要涉及以2N～3N級氯化镥溶液為料液，二(2,4,4-三甲基戊基)膦酸(簡稱C272或Cyanex272)為萃取劑，磷酸三丁酯(簡稱TBP)為萃取有機相添加劑，制備純度≥99.999％镥產品的萃取分離工藝方法，具體屬于溶劑萃取中的稀土分離技術領域。

背景技術

由于镥具有特殊性能，所以镥被廣泛應用于發光材料、磁泡材料、磁性材料、陰極材料、閃爍體材料、陶瓷材料等高科技領域。镥產品的純度是影響相關镥材料的性能和功能的關鍵因素之一，因此提高镥產品純度意義重大。相對純度(即稀土相對純度，時常簡稱為純度)為99.999％(簡稱5N)的镥產品是制備高性能镥材料的重要物質基礎。

1982年，鄔震中等采用P507回流萃取技術制備了相對純度達到99.95％(3N5)的镥分離產品(，鄔震中等，P-507回流萃取法富集镥的研究——模擬和擴大試驗，有機化學，1982年，第4期第268～275頁)。1995年，嚴純華發明了以JS為萃取劑制備純度為99％～99.9％(2N～3N)镥產品的萃取分離新方法(嚴純華等，銩、鐿、镥的溶劑萃取分離新體系，中國專利，1995，95117986.1)。1998年，廖春生等發明了以P507為萃取劑、胺類為添加劑的萃取分離制備4N(99.99％)級镥產品的工藝(廖春生等，萃取分離生產高純氧化镥的工藝，中國專利，1998，98100226.9)。2007年，楊鳳麗等提出采用C272與P507復合萃取劑制備了4N級純镥的分離流程(楊鳳麗等，銩鐿镥富集物萃取分離優化工藝與傳統工藝分析比較，江西理工大學學報，2007年，第28卷第3期第6～9頁)。2011年，申請號為201110408624.3的中國專利提出采用恒溫技術來控制溶劑萃取镥的萃取溫度。不難發現，迄今未見采用溶劑萃取法直接制備5N級高純镥產品的報道。

溶劑萃取法具有產品產率高、生產規模大、化工試劑消耗少、自動化程度高、操作簡便、生產成本低等優點。毫無疑問，溶劑萃取法理應是制備5N镥產品的首選方法。目前，稀土溶劑萃取分離生產工藝中镥產品的相對純度為99％～99.9％(即镥的摩爾數與稀土摩爾數之比)，主要雜質是鉺、銩和鐿。本發明結合溶劑萃取分離生產镥的實際，以2N～3N級氯化镥為原料，采用新的稀土皂化技術、滿載萃取技術來提高镥產品的純度，從而建立以C272為萃取劑、分餾萃取為核心技術的制備5N镥產品的分離工藝。

在分離工藝中，評價離子交換樹脂的重要技術指標是有效交換容量。有效交換容量有時簡稱交換容量。陰離子離子交換樹脂的有效交換容量是指每kg干樹脂有效交換一價陰離子的摩爾數。順便說明一下，一定質量的干樹脂的總交換量通過以下公式來計算：

n＝m×Q(1)

式(1)中，m為干樹脂的質量，其單位為kg；Q為樹脂的有效交換容量，其單位為mol/kg；n為總交換量，其單位為mol。由式(1)可知，總交換量是指給定樹脂質量m時的最大有效交換量。實際上，總交換量就是給定樹脂質量m時的最大交換摩爾數，因此總交換量也稱為總交換摩爾數。

發明內容

本發明的目的是針對至今未有溶劑萃取制備5N镥產品的分離工藝，建立一種以2N～3N級氯化镥溶液為料液制備5N镥的分餾萃取分離工藝流程。

本發明工業級镥原料萃取分離制備5N镥的方法，以2N～3N級氯化镥溶液為料液，酸性膦試劑C272為萃取劑，TBP為萃取有機相添加劑，包括皂化工段、ErTmYb/Lu分離工段、反萃工段和萃酸工段共4步驟，步驟具體如下：

1)皂化工段

第一步為C272稀土皂化工段，實現C272萃取有機相的稀土皂化。控制2N～3N級氯化镥溶液中的稀土與C272萃取劑的摩爾比為0.10︰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氯化镥料液中稀土摩爾數之比為8︰1；在皂化反應器中依次加入C272萃取有機相，2N～3N級氯化镥料液，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C272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C272有機相，其皂化率為30％。第一步皂化工段所得的稀土皂化C272有機相全部用于第二步ErTmYb/Lu分離工段。

所述的氯化镥料液的稀土濃度為0.6mol/L～1.0mol/L，pH值范圍為3～5。