[發明專利]一種磷酸酯類離子液體萃取分離稀土釹的方法

在審

• 申請號: 202210237157.0
• 申請日: 2022-03-11
• 公開（公告）號: CN114574697A
• 公開（公告）日: 2022-06-03
• 發明（設計）人: 高紅帥;邢路;馬喜飛;聶毅;張鎖江
• 申請（專利權）人: 鄭州中科新興產業技術研究院;中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: C22B3/28
• 分類號: C22B3/28;C22B3/38;C22B7/00;C22B59/00;C07F9/11;C07C209/00;C07C211/08
• 代理公司: 鄭州優盾知識產權代理有限公司 41125
• 代理人: 孫詩雨

本發明提出了一種磷酸酯類離子液體萃取分離稀土釹的方法，用以解決目前工業中釹與鑭、鈰、鐠的分離系數低，難以實現釹的高效分離純化，且萃取分離工藝中使用的傳統稀釋劑易揮發等技術問題，具體包括以下步驟：(1)將稀土氯化物加入到水溶液中，采用鹽酸調節pH，配置鹽酸稀土原料液；(2)將磷酸酯類離子液體與步驟(1)制備的鹽酸稀土原料液混合，在恒溫水浴振蕩器中萃取，萃取完成的混合溶液經過離心后分相，得到負載稀土元素的離子液體相和萃余液。本發明設計合成的磷酸酯類離子液體，磷氧官能團與釹的配位作用能顯著提高其選擇性，并且無需添加稀釋劑稀釋，對釹萃取率高，分離性能好，操作簡單且無需皂化，可多次循環使用。

技術領域

本發明屬于稀土元素的溶劑萃取分離的技術領域，尤其涉及一種磷酸酯類離子液體萃取分離稀土釹的方法。

背景技術

稀土元素由鑭(La)、鈰(Ce)、鐠(Pr)、釹(Nd)與其他十六種稀土元素組成，根據稀土元素原子電子層結構和物理化學性質差異可分為輕稀土元素鑭(La)、鈰(Ce)、鐠(Pr)、釹(Nd)、钷(Po)、釤(Sc)、銪(Eu)和重稀土元素釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)，鉺(Er)、銩(Th)、鐿(Yb)、镥(Lu)、鈧(Sc)、釔(Y))。稀土元素具有獨特的光、電、磁等特性，廣泛用于各種功能材料，如稀土永磁材料、稀土發光材料、稀土催化材料、稀土儲氫材料、稀土拋光材料等。近年來，隨著高新技術產業的不斷發展，性能優異的稀土功能材料在冶金、化工、農業、陶瓷、電子、環保、超導和國防軍工等多個領域扮演著越來越重要的角色。

釹作為一種重要的稀土元素，廣泛應用于釹鐵硼永磁材料、有色金屬材料、航空航天材料、汽車工業等領域。中國稀土礦產儲量占世界儲量的80％以上，其中獨居石與氟碳鈰礦中釹的儲量占比為15％。雖然釹資源并不稀缺，但由于釹的物理化學性質與相鄰的稀土元素鑭、鈰、鐠極其相似，導致釹的分離純化比較困難。目前工業上通常采用有機磷酸萃取劑P204、P507、Cyanex272萃取分離釹，但由于釹與鑭、鈰、鐠的分離系數較低(約1.5)，因此很難獲得高純度的釹。另外，傳統的液-液萃取過程中使用的有機溶劑如甲苯、石油醚、正庚烷等通常具有揮發性，容易造成環境污染。因此，開發一種高效、清潔分離釹的新方法具有重要意義。

離子液體是一類具有熱穩定性好、寬液程和低蒸氣壓的室溫熔鹽，與傳統有機溶劑相比，離子液體具有不揮發、可設計性等優點，被廣泛應用于電化學、有機合成和萃取分離等領域。目前，基于離子液體的稀土萃取分離已成為研究熱點，如中國專利CN102382982A公開了一種通過加入疏水性離子液體形成液-液-液三相體系萃取分離稀土元素鑭、銪、鐿、镥的方法；中國專利CN102409172A公開了一種利用雙功能離子液體分離四價鈰或四價鈰與氟的方法；中國專利CN109517985公開了一種利用雙功能離子液體萃取分離輕稀土元素鑭、鈰、鐠、釹的方法；中國專利CN106048221A公開了一種采用離子液體[OMIM]BF₄萃取酸性溶液中輕稀土元素鑭、鈰、鐠、釹的方法。但是上述萃取效率較低，并且對特定元素的選擇性萃取能力較差。

發明內容

針對目前工業中釹與鑭、鈰、鐠的分離系數低，難以實現釹的高效分離純化，且萃取分離工藝中使用的傳統稀釋劑易揮發等技術問題，本發明提出一種磷酸酯類離子液體萃取分離稀土釹的方法，實現降低生產能耗，提高分離效率的目的。

為了達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種磷酸酯類離子液體萃取分離稀土釹的方法，所述磷酸酯類離子液體的結構通式為：

n為8、10、12其中任意一個；具體包括以下步驟：

(1)將稀土氯化物加入到水溶液中，采用鹽酸調節pH，配置鹽酸稀土原料液；

(2)將磷酸酯類離子液體與步驟(1)制備的鹽酸稀土原料液混合，在恒溫水浴振蕩器中萃取，萃取完成的混合溶液經過離心后分相，得到負載稀土元素的離子液體相和萃余液。