CN103060560A - 一种分离重稀土元素的萃取剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种分离重稀土元素的萃取剂，它是由C272和P507两种酸性膦类萃取剂按体积比1∶0.5—1∶2充分混合后，用煤油稀释至混合萃取剂的使用浓度为0.5—1.5mol/L制得；本发明得到的重稀土元素的萃取剂，在分离重稀土元素时，具有反萃干净的特点，能有效分离出铥、镱、镥元素，容易达到重稀土元素分离纯度（质量）的要求，经中试和生产线进行工业化规模生产分离铥、镱、镥元素，能够分别产出纯度为：氧化铥＞99.9%，氧化镱＞99.95%，氧化镥＞99.995%的产品。

Description

一种分离重稀土元素的萃取剂
技术领域
本发明涉及分离重稀土元素的萃取剂，特别是一种分离重稀土元素中的Tm、Yb、Lu元素的萃取剂。
背景技术
在稀土冶炼过程中，通常把铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥等一组元素称为重稀土元素，在冶金铸造工业、发光材料、永磁材料、环保材料及其它高新技术和前沿科学领域发挥着轻稀土和其它材料不可替代的作用。溶剂萃取分离法是国内外稀土工业生产中分离提纯重稀土元素的主要方法，也是分离制备高纯重稀土化合物的主要方法，具有处理量大、反应速度快、分离效果好的优点。
在重稀土元素中，铥、镱、镥元素的分离是行业的难题，目前所用的重稀土元素萃取剂为P507（2－乙基已基膦酸单2－乙基已基酯），对铥、镱、镥等元素的分离存在问题，其萃取平衡酸度高，反萃困难，产品纯度低；且铥、镱、镥在反萃取段不能完全被酸反萃干净，易导致萃取剂无法循环利用，使萃取过程不能有效连续进行。
萃取剂C272（二（2,4,4-三甲基戊基）次磷酸）也被用于对重稀土元素进行萃取，其对铥、镱、镥元素的分离效果好，萃取和反萃取的酸度低；但其萃取容量低，分离体系易乳化，从而造成萃取剂与稀土料液混合时不能分层澄清，萃取剂变粘稠，严重时成凝胶状，生产无法进行。
可见，无论是使用萃取剂P507或是C272，对重稀土元素铥、镱、镥进行萃取分离均不够理想。因此，研究出一种萃取酸度低，洗涤容易、反萃干净和分离产品纯度高的分离重稀土元素铥、镱、镥的萃取剂，具有非常重要的意义。
发明内容
本发明旨在给出一种对重稀土元素铥、镱、镥的萃取分离效果好、洗涤容易、反萃干净和分离出的产品纯度高的萃取剂。
本发明所述的分离重稀土元素的萃取剂，它是由C272和P507两种酸性膦类萃取剂按体积比1：0.5—1：2充分混合后，用煤油稀释至混合萃取剂的使用浓度为0.5—1.5mol/L制得。
优选地，所述C272与P507的体积比为1：0.75—1：1；
更优选地，所述C272与P507的体积比为1：1。
所述稀释剂选自煤油、航空煤油或磺化煤油；
优选航空煤油，产地为中石化广州公司，密度为0.8±0.01g/cm3。
优选地，所述混合萃取剂的使用浓度为1.3—1.5mol/L；
更优选地，所述混合萃取剂的最佳使用浓度值为1.5mol/L，因为混合萃取剂的浓度值低，萃取剂的萃取容量低，生产能力低；混合萃取剂的浓度值高，萃取剂的流动性差，生产难正常进行。
本发明得到的重稀土元素的萃取剂，在分离重稀土元素时，具有反萃干净的特点，能有效分离出铥、镱、镥元素，分离纯度能够达到：氧化铥>99.9%，氧化镱>99.95%，氧化镥>99.995%。 
在稀土十五种元素的萃取分离中，铥、镱、镥三个元素是最容易被萃取剂萃取的，相应地，也是最难从萃取剂中反萃出来的，P507因萃取酸度高，即萃取能力强，对铥、镱、镥三个元素进行萃取后极难完全反萃下来，分离效果达不到预期目的；C272萃取酸度低，即萃取能力弱，易反萃干净，但在应用过程中因流动性差，不能单独使用，本发明的混合萃取剂经实验和实用证明：反萃干净，萃取能力符合分离要求。
本发明所述的重稀土元素的萃取剂，用于分离重稀土元素时，容易达到重稀土元素分离纯度（质量）的要求，其经中试和生产线进行工业化规模生产分离铥、镱、镥元素，能够分别产出纯度为：氧化铥>99.9%，氧化镱>99.95%，氧化镥>99.995%的产品。
具体实施方式
实施例1 
一种重稀土元素萃取剂，通过将酸性膦类萃取剂C272与P507按体积比1：2充分混合，并用煤油稀释至混合萃取剂的使用浓度为1.5mol/L制得。
用其萃取铥、镱、镥元素时，其萃取分离结果为：分离系数β（Lu/Yb）=1.73，分离系数β（Yb/Tm）=3.06，分离系数β（Tm/Er）=3.55。
5.5N的精制盐酸反萃结果为：不干净；稳定性：好；流动性：好。
实施例2 
一种重稀土元素萃取剂，通过将酸性膦类萃取剂C272与P507按体积比1：1.5充分混合，并用煤油稀释至混合萃取剂的使用浓度为1.5mol/L制得。
用其萃取铥、镱、镥元素时，其萃取分离结果为：β（Lu/Yb）=1.68，β（Yb/Tm）=2.95，β（Tm/Er）=3.21，5.5N的精制盐酸反萃结果：比较干净，稳定性：好，流动性：好。
实施例3 
一种分离Tm、Yb、Lu的混合酸性膦类萃取剂，由下列原料按如下的配比制成：将C272与P507按体积比1：1充分混合，用煤油稀释至混合萃取剂的使用浓度为1.5mol/L，即得到混合酸性膦类萃取剂，萃取分离结果为：β（Lu/Yb）=1.60，β（Yb/Tm）=2.73，β（Tm/Er）=2.92，5.5N的精制盐酸反萃结果：干净，稳定性：好，流动性：好。
实施例4 
一种分离Tm、Yb、Lu的混合酸性膦类萃取剂，由下列原料按如下的配比制成：将C272与P507按体积比1：0.75充分混合，用煤油稀释至混合萃取剂的使用浓度为1.5mol/L，即得到混合酸性膦类萃取剂，萃取分离结果为：β（Lu/Yb）=1.54，β（Yb/Tm）=2.47，β（Tm/Er）=2.75，5.5N的精制盐酸反萃结果：干净，稳定性：好，流动性：好。
实施例5 
一种分离Tm、Yb、Lu的混合酸性膦类萃取剂，由下列原料按如下的配比制成：将C272与P507按体积比1：0.5充分混合，用煤油稀释至混合萃取剂的使用浓度为1.5mol/L，即得到混合酸性膦类萃取剂，萃取分离结果为：β（Lu/Yb）=1.51，β（Yb/Tm）=2.36，β（Tm/Er）=2.42，5.5N的精制盐酸反萃结果：干净，稳定性：好，流动性：稍差。
对比例1 
一种分离Tm、Yb、Lu的混合酸性膦类萃取剂，由下列原料按如下的配比制成：将C272与P507按体积比0：1充分混合，用煤油稀释至混合萃取剂的使用浓度为1.5mol/L，即得到混合酸性膦类萃取剂，萃取分离结果为：β（Lu/Yb）=1.79，β（Yb/Tm）=3.15，β（Tm/Er）=3.62，5.5N的精制盐酸反萃结果：不干净，稳定性：好，流动性：好。
对比例2 
一种分离Tm、Yb、Lu的混合酸性膦类萃取剂，由下列原料按如下的配比制成：将C272与P507按体积比1：0充分混合，用煤油稀释至混合萃取剂的使用浓度为1.5mol/L，即得到混合酸性膦类萃取剂，萃取分离结果为：β（Lu/Yb）=1.47，β（Yb/Tm）=2.36，β（Tm/Er）=2.21，5.5N的精制盐酸反萃结果：干净，稳定性：好，流动性：差。
表1  实施例1—5及对比例1—2混合酸性膦类萃取剂萃取分离的实验结果
Figure 2013100430753100002DEST_PATH_IMAGE001
本发明的萃取剂属新型萃取剂，最大特点是容易反萃干净，能生产高纯度产品，有实用价值，“反萃干净”和“流动性好”是其有别于其它萃取剂的关键指标；
用P507、C272以不同体积比得到的萃取剂，在稳定性、流动性好，且确保反萃干净的前提下，选择分离系数大的混合萃取剂；从表1可看出，当C272：P507体积比为1：0.75~1时，在稳定性好、流动性好和反萃干净前提下，其分离系数β也符合实用要求，但其中C272：P507体积比为1：1为最优；其中：β（Lu/Yb）为重稀土元素Lu与Yb的分离系数，β（Yb/Tm）为重稀土元素Yb与Tm的分离系数，β（Tm/Er）为重稀土元素Tm与Er的分离系数，β数值越大，表示这两个元素越容易分离。
各性能指标的测试方法：
反萃结果的判定方法：混合萃取剂经反萃后，再与高纯度的Y2O3料液（纯度为99.999%）在分液漏斗中混合，振荡5分钟，分层澄清后取下层水相送检，经光镨分析仪分析检测，如果Y2O3纯度仍为99.999%，证明反萃干净；如果Y2O3纯度＜99.999%，但≥99.995%，则反萃比较干净；如果Y2O3纯度＜99.995%，则反萃不干净。）
稳定性的判定方法：监控萃取剂浓度，长时间使用后保持浓度不变，说明稳定性好。萃取剂浓度的测定采用中和滴定法。
流动性的判定方法：目测，接近水溶液的流动性；如果萃取剂变粘稠，从容器中倒出缓慢，甚至萃取剂成凝胶状，说明流动性差。

Claims (4)

1.一种分离重稀土元素的萃取剂，其特征在于，它是由C272和P507两种酸性膦类萃取剂按体积比1：0.5—1：2充分混合后，用煤油稀释至混合萃取剂的使用浓度为0.5—1.5mol/L制得。
2.根据权利要求1所述的分离重稀土元素的萃取剂，其特征在于，所述C272与P507的体积比为1：0.75~1。
3.根据权利要求1或2所述的分离重稀土元素的萃取剂，其特征在于，所述C272与P507的体积比为1：1。
4.根据权利要求1所述的分离重稀土元素的萃取剂，其特征在于，所述稀释剂选自煤油、航空煤油或磺化煤油。
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