CN103305708B - 一种反萃取分离有机相中钪和钍的方法 - Google Patents

一种反萃取分离有机相中钪和钍的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种反萃取分离有机相中钪和钍的方法，以含有氟离子的水溶液为反萃剂，对负载钪和钍的酸性磷类萃取剂有机相进行反萃取。其方法步骤为：1）反萃取钍：在盛有负载钪和钍有机相的萃取器中，加入含有水溶性氟化物的反萃剂。反萃取钍所得水相用于回收钍；2）过滤：过滤含有氟化钍沉淀的水相，沉淀为氟化钍；3）反萃剂循环使用：在滤液中补充适量的水溶性氟化物后，用于反萃取钍，从而实现反萃剂的循环使用。本发明的优点是：直接从负载钪和钍的酸性磷类萃取有机相中选择性反萃取钍而实现钪和钍的分离，工艺流程短，分离效果好，反萃剂可以循环使用，无污染，分离成本低。

Description

一种反萃取分离有机相中钪和钍的方法
技术领域
本发明涉及一种钪与钍的分离方法，特别涉及一种反萃取分离有机相中钪和钍的方法。
背景技术
钪和钍是极其重要的战略物资。钪和钍通常伴生在一起，是难分离的元素对之一。欲制备纯钪，必须解决钪与钍的分离问题。现有的分离钪和钍的常用方法是甲基磷酸二甲庚酯（商品名称P350）萃取分离法。
从各种原料中萃取提取钪，酸性磷类萃取剂是常用的一类萃取剂。在提取钪的传统工艺流程中，采用酸性磷类萃取剂将钪和钍萃取进入有机相，与许多其他金属离子分离。但是，必须利用氢氧化钠等试剂将负载在酸性磷类萃取剂有机相的钪和钍反萃取到水相，并且用硝酸将氢氧化物混合沉淀溶解而获得硝酸盐溶液，才能使用P350萃取分离钪和钍。该工艺方法的缺点是工艺复杂，必须使用硝酸，将盐酸、硫酸介质转型为硝酸介质，带来工艺衔接的不便；以硝酸为萃取介质，硝酸的消耗量大，而且产生硝酸盐废液对环境的污染，不利于环境保护；萃取剂P350的萃取容量较小，分相时间较长，分离工艺的效率低；萃取剂P350易乳化，分离工艺的稳定性差；传统的P350萃取分离钪和钍工艺方法的分离成本较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种反萃取分离有机相中钪和钍的方法，该方法采取选择性反萃取分离负载于酸性磷类萃取剂有机相中钪和钍，大大缩短工艺流程，避免硝酸盐废水的排放污染，降低成本。
本发明的目的通过以下步骤来实现：
（1）反萃取钍
在盛有负载钪和钍有机相的萃取器中，加入含有氟化物的反萃剂。反萃剂为氟化物的水溶液，氟化物包括氟化氢钠、氟化氢铵、氟化钠、氟化铵。反萃剂水溶液中，氟化物的浓度为1 g/L～20 g/L。反萃剂与有机相的体积比为1︰1～1︰10，反萃取温度为5℃～35℃，充分搅拌混合3～20 分钟后，静止5～20分钟，分相后将有机相和水相分开。反萃取分相后，已经反萃取钍的有机相用于回收钪；反萃取钍所得水相用于回收钍。
（2）过滤
过滤含有氟化钍沉淀的水相，洗涤沉淀物，获得氟化钍；滤液可以作为反萃剂循环使用。
（3）反萃剂循环使用
在滤液中补充适量氟化物（包括氟化氢钠、氟化氢铵、氟化钠、氟化铵）后，用于步骤（1）反萃取，从而实现反萃剂的循环使用。
所述的负载钪和钍有机相中含有酸性磷类萃取剂，包括萃取剂二（2–乙基己基）磷酸（商品名称P204）、萃取剂2–乙基己基膦酸单2–乙基己基酯（商品名称P507）、萃取剂二（2–乙基己基）膦酸（商品名称P229）。负载钪和钍有机相由酸性磷类萃取剂和不溶于水的有机溶剂配制而成，其中有机溶剂包括煤油、磺化煤油、环己烷、正己烷。
该有机相中萃取剂的初始浓度为0.2～2.0 M。
与现有方法相比，本发明的优点是：直接从负载钪和钍的酸性磷类萃取有机相中选择性反萃取钍而实现钪和钍的分离，工艺流程短，分离效果好（钪产品中钍的含量小于1%，钍产品中钪的含量小于1%），金属离子的收率高（钪的收率大于96%，钍的收率大于97%），反萃剂可以循环使用，无污染，分离成本低。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。
实施例 1：
（1）反萃取钍
取100 L负载0.225 g/L钪和0.580 g/L钍的1.0 M P204有机相，50 L的 5 g/L 氟化氢钠水溶液，反萃剂与有机相的体积比为1︰2，于25℃下混合，充分搅拌混合6 分钟后，静止10分钟，分相后将有机相和水相分开。反萃取分相后，已经反萃取钍的有机相用于回收钪；反萃取钍所得水相用于回收钍。
（2）过滤
过滤含有氟化钍沉淀的水相，洗涤沉淀物，获得氟化钍；滤液可以作为反萃剂循环使用。
（3）反萃剂循环使用
在滤液中，按0.620 g/L 补充添加氟化氢钠，搅拌至氟化氢钠全部溶解，用于步骤（1）反萃取，从而实现反萃剂的循环使用。
实施例 2：
（1）反萃取钍
取100 L负载0.150 g/L钪和0.174 g/L钍的0.2 M P204有机相，100 L的1 g/L 氟化氢钠水溶液，反萃剂与有机相的体积比为1︰1，于35℃下混合，充分搅拌混合3 分钟后，静止10分钟，分相后将有机相和水相分开。反萃取分相后，已经反萃取钍的有机相用于回收钪；反萃取钍所得水相用于回收钍。
（2）过滤
过滤含有氟化钍沉淀的水相，洗涤沉淀物，获得氟化钍；滤液可以作为反萃剂循环使用。
（3）反萃剂循环使用
在滤液中，按0.123 g/L 补充添加氟化氢钠，搅拌至氟化氢钠全部溶解，用于步骤（1）反萃取，从而实现反萃剂的循环使用。
实施例 3：
（1）反萃取钍
取100 L负载0.450 g/L钪和0.986 g/L钍的1.5 M P204有机相 ， 10 L的 20 g/L 氟化氢铵水溶液，反萃剂与有机相的体积比为1︰10，于25℃下混合，充分搅拌混合20分钟后，静止20分钟，分相后将有机相和水相分开。反萃取分相后，已经反萃取钍的有机相用于回收钪；反萃取钍所得水相用于回收钍。
（2）过滤
过滤含有氟化钍沉淀的水相，洗涤沉淀物，获得氟化钍；滤液可以作为反萃剂循环使用。
（3）反萃剂循环使用
在滤液中，按4.85 g/L 补充添加氟化氢铵，搅拌至氟化氢铵全部溶解，用于步骤（1）反萃取，从而实现反萃剂的循环使用。
实施例 4：
（1）反萃取钍
取100 L负载0.225 g/L钪和0.580 g/L钍的1.0 M P204有机相 ，20 L的 10 g/L 氟化钠水溶液，反萃剂与有机相的体积比为1︰5，于30℃下混合，充分搅拌混合5 分钟后，静止15分钟，分相后将有机相和水相分开。反萃取分相后，已经反萃取钍的有机相用于回收钪；反萃取钍所得水相用于回收钍。
（2）过滤
过滤含有氟化钍沉淀的水相，洗涤沉淀物，获得氟化钍；滤液可以作为反萃剂循环使用。
（3）反萃剂循环使用
在滤液中，按2.10 g/L 补充添加氟化钠，搅拌至氟化钠全部溶解，用于步骤（1）反萃取，从而实现反萃剂的循环使用。
实施例 5：
（1）反萃取钍
取100 L负载0.325 g/L钪和0.348 g/L钍的1.0 M P507有机相 ，50 L的 2 g/L氟化氢钠水溶液，反萃剂与有机相的体积比为1︰2，于15℃下混合，充分搅拌混合15 分钟后，静止10分钟，分相后将有机相和水相分开。反萃取分相后，已经反萃取钍的有机相用于回收钪；反萃取钍所得水相用于回收钍。
（2）过滤
过滤含有氟化钍沉淀的水相，洗涤沉淀物，获得氟化钍；滤液可以作为反萃剂循环使用。
（3）反萃剂循环使用
在滤液中，按0.372 g/L 补充添加氟化氢钠，搅拌至氟化氢钠全部溶解，用于步骤（1）反萃取，从而实现反萃剂的循环使用。
实施例 6：
（1）反萃取钍
取100 L负载0.325 g/L钪和0.267 g/L钍的1.5 M P507有机相 ，20 L的 5 g/L 氟化铵水溶液，反萃剂与有机相的体积比为1︰5，于10℃下混合，充分搅拌混合10 分钟后，静止20分钟，分相后将有机相和水相分开。反萃取分相后，已经反萃取钍的有机相用于回收钪；反萃取钍所得水相用于回收钍。
（2）过滤
过滤含有氟化钍沉淀的水相，洗涤沉淀物，获得氟化钍；滤液可以作为反萃剂循环使用。
（3）反萃剂循环使用
在滤液中，按0.850 g/L 补充添加氟化铵，搅拌至氟化铵全部溶解，用于步骤（1）反萃取，从而实现反萃剂的循环使用。
实施例 7：
（1）反萃取钍
取100 L负载0.350 g/L钪和0.232 g/L钍的2.0 M P229有机相 ，100 L的 1 g/L氟化氢铵水溶液，反萃剂与有机相的体积比为1︰1，于5℃下混合，充分搅拌混合5 分钟后，静止5分钟，分相后将有机相和水相分开。反萃取分相后，已经反萃取钍的有机相用于回收钪；反萃取钍所得水相用于回收钍。
（2）过滤
过滤含有氟化钍沉淀的水相，洗涤沉淀物，获得氟化钍；滤液可以作为反萃剂循环使用。
（3）反萃剂循环使用
在滤液中，按0.228 g/L 补充添加氟化氢铵，搅拌至氟化氢铵全部溶解，用于步骤（1）反萃取，从而实现反萃剂的循环使用。

Claims (1)

1.一种反萃取分离有机相中钪和钍的方法，其特征在于它通过以下步骤来实现：
（1）反萃取钍：在盛有负载钪和钍有机相的萃取器中，加入含有氟化物的反萃剂，反萃剂为氟化物的水溶液，反萃剂水溶液中，氟化物的浓度为1 g/L～20 g/L，反萃剂与有机相的体积比为1︰1～1︰10，反萃取温度为5℃～35℃，充分搅拌混合3～20 分钟后，静止5～20分钟，分相后将有机相和水相分开，反萃取分相后，已经反萃取钍的有机相用于回收钪；反萃取钍所得水相用于回收钍；
（2）过滤：过滤含有氟化钍沉淀的水相，洗涤沉淀物，获得氟化钍；滤液作为反萃剂循环使用；
（3）反萃剂循环使用：在滤液中补充氟化物后，用于步骤（1）反萃取，从而实现反萃剂的循环使用；
所述的负载钪和钍有机相，该有机相中含有酸性磷类萃取剂，该萃取剂为二（2–乙基己基）磷酸、2–乙基己基膦酸单2–乙基己基酯、或二（2–乙基己基）膦酸；
所述氟化物为氟化氢钠、氟化氢铵、氟化钠或氟化铵；
所述的负载钪和钍有机相是由萃取剂和不溶于水的有机溶剂配制而成，其中有机溶剂为煤油；有机相中萃取剂的初始浓度为0.2～2.0 M。
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