CN103526058A - 一种工业级镨原料制备高纯镨的工艺方法 - Google Patents

一种工业级镨原料制备高纯镨的工艺方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种工业级镨原料制备高纯镨的工艺方法。该工艺方法用以工业级镨（98%～99.9%）为原料制备高纯镨（99.99%～99.9995%）产品。该工艺由铈镨/镨钕分组分离、铈/镨分离及镨/钕分离三个分馏萃取体系构成。在铈镨/镨钕分馏萃取体系的萃取段实现铈镨与钕的分离；在铈镨/镨钕分馏萃取体系的洗涤段实现铈与镨钕的分离。铈/镨分离分馏萃取体系与镨/钕分离分馏萃取体系分离直接串联。与现有工艺方法相比较，本发明的碱消耗量（包括皂化用碱和中和用碱）下降13%，酸消耗量（包括洗涤用酸和反萃取用酸）下降13%。

Description

一种工业级镨原料制备高纯镨的工艺方法
技术领域
本发明涉及一种工业级镨原料制备高纯镨工艺方法，特别是涉及一种先铈镨/镨钕分组分离，后铈/镨分离串联镨/钕分离的制备高纯镨产品的工艺方法。
背景技术
镨是及其重要轻稀土元素，其产品广泛用于精密陶瓷、特种玻璃、稀土永磁材料、储氢材料、合金材料等领域。与工业级镨产品相比，高纯镨产品的应用性能更加优异。
分离提取镨的主要原料是氟碳铈矿和离子吸附型稀土矿，分离提取的主要方法是P507溶剂萃取法。由于上述稀土原料中的镨含量较低，通常是5%～6%（以稀土氧化物计），加之相邻稀土元素镨与钕之间、铈与镨之间的分离系数较小，从而导致工业生产中镨产品的相对纯度为95%～99.9%（以氧化镨Pr6O11计）。该镨产品通称为工业级，其主要稀土杂质是与镨相邻的铈和钕。欲获得稀土相对纯度等于或大于99.99%的镨产品，必须对工业级镨产品进一步分离提纯。目前，分离提纯镨所用的萃取剂为2–乙基己基膦酸单2–乙基己基酯（即P507）。选择P507为萃取剂的主要因是P507的稳定性好、可靠性高、萃取效率高。其他萃取剂（包括二元萃取剂），至今仍然无法与P507竞争。现有的P507溶剂萃取分离提纯工艺方法是：以工业级镨产品为原料，镨/钕分馏萃取分离后再接铈/镨分馏萃取分离，最后反萃取铈/镨分馏萃取分离的负载有机相获得相对纯度为99.99%～99.995%的镨产品。由于工业级镨原料中镨的摩尔分数大于0.95，显然镨/钕分离及铈/镨分离的难易萃组分的比例均失衡，而且分离系数又较小，加上铈/镨分离的反萃取量大，因此酸碱消耗极大。结果是，不但高纯镨产品的生产成本居高不下，而且含盐的萃取分离废水排放量大、污染环境。
发明内容
本发明的目的是针对现有以工业级镨原料制备高纯镨工艺方法的缺点，提供一种以工业级镨原料制备高纯镨的新工艺方法。
现有以工业级镨原料制备高纯镨工艺方法酸碱消耗大的根本原因是镨/钕分离及铈/镨分离均违背了难易萃组分均衡的优化原则。本发明由铈镨/镨钕分组分离、铈/镨分离及镨/钕分离三个分馏萃取工艺构成。首先实施铈镨/镨钕分馏萃取分组分离，以遵循难易萃组分均衡的优化原则，从而减少酸碱的消耗。在铈镨/镨钕分馏萃取分组分离工艺中，在其萃取段实现铈镨与钕的分离，即控制出口水相产品氯化镨铈中的钕含量；在其洗涤段实现铈与镨钕的分离，即控制出口负载镨钕有机相中的铈含量。然后，将铈/镨分馏萃取分离与镨/钕分馏萃取分离直接串联：铈/镨分离的出口负载有机相全部用作镨/钕分离的稀土皂化有机相；分取部分镨/钕分离的出口水相产品氯化镨溶液用作铈/镨分离的洗涤液。借此节约铈/镨分离的洗酸消耗和镨/钕分离的皂化碱消耗。从而实现减少酸碱消耗、降低生产成本、减少萃取废水排放的目的。
本发明一种工业级镨原料制备高纯镨工艺方法由铈镨/镨钕分组分离、铈/镨分离及镨/钕分离三个分馏萃取体系构成。在铈镨/镨钕分馏萃取体系的萃取段实现铈镨与钕的分离，在铈镨/镨钕分馏萃取体系的洗涤段实现铈与镨钕的分离,铈/镨分离分馏萃取体系与镨/钕分离分馏萃取体系分离直接串联。
具体通过以下工艺方案来实现：
（1）工业级镨料液
工业级镨料液为氯化稀土水溶液，其稀土浓度为0.5 M～1.5 M，pH值为2～3，料液中镨的摩尔分数为0.98～0.999。
（2）有机相
有机相为P507（即2–乙基己基膦酸单2–乙基己基酯）的煤油或磺化煤油溶液，P507浓度为0.8～1.5 M。铈镨/镨钕分组分离工艺和铈/镨分离工艺中，P507萃取剂有机相使用时采用常规方法皂化。
（3）铈镨/镨钕分组分离分馏萃取工艺
铈镨/镨钕分组分离工艺采用分馏萃取体系，以P507为萃取剂，工业级镨料液为原料，3 M～4 M盐酸为洗涤液。铈镨/镨钕分组分离工艺的出口水相为中间产品氯化镨铈水溶液，用碱调节pH值为2～3后用作铈/镨分组分离工艺的料液；出口负载有机相中含有镨钕，以4.5 M 盐酸为反萃液，经过6级逆流反萃取，获得中间产品氯化镨钕水溶液，用碱调节pH值为2～3后用作镨/钕分组分离工艺的料液。
（4）铈/镨分离分馏萃取工艺
铈/镨分离工艺采用分馏萃取体系，以P507为萃取剂，pH值为2～3的氯化镨铈溶液为料液（从铈镨/镨钕分组分离工艺的出口水相获得），以高纯氯化镨溶液为洗涤液（从镨/钕分离工艺的出口水相获得）。铈/镨分离工艺的出口水相为产品氯化铈镨水溶液，其中铈的摩尔分数为0.2～0.9（稀土相对纯度）；出口负载有机相中含有高纯镨。
（5）镨/钕分离分馏萃取工艺
镨/钕分离工艺采用分馏萃取体系，以P507为萃取剂，pH值为2～3的氯化镨钕溶液为料液（从反萃取铈镨/镨钕分组分离工艺的出口负载有机相获得），3 M～4 M 盐酸为洗涤液。镨/钕分离工艺的出口水相为高纯氯化镨水溶液，其镨的摩尔分数为0.9999～0.999995（稀土相对纯度）；出口负载有机相中含有镨钕，获得富钕产品，其中钕的摩尔分数为0.4～0.9（稀土相对纯度）。
（6）分离产品
高纯镨产品：高纯氯化镨水溶液，其镨的摩尔分数为0.9999～0.999995（稀土相对纯度），从镨/钕分离工艺的出口水相获得。
富铈产品：氯化铈镨水溶液，其中铈的摩尔分数为0.2～0.9（稀土相对纯度），从铈/镨分离工艺的出口水相获得。
富钕产品：负载镨钕有机相，其镨的摩尔分数为0.4～0.9（稀土相对纯度），从镨/钕分离工艺的出口负载有机相获得。
铈/镨分馏萃取分离与镨/钕分馏萃取分离直接串联，其连接方式是铈/镨分离的出口负载高纯镨有机相全部用作镨/钕分离的稀土皂化有机相；分取部分镨/钕分离的出口水相高纯氯化镨溶液用作铈/镨分离的洗涤液。
本发明的优点是：与相应的现有制备高纯镨工艺方法相比较，本发明的碱消耗量（包括皂化用碱和中和用碱）下降13%，酸消耗量（包括洗涤用酸和反萃取用酸）下降13%；萃取废水中的盐类排放量下降13%；本发明易于获得镨摩尔分数等于或大于0.99999（稀土相对纯度）的超高纯镨产品。此外，工业级镨原料来源广泛，其料液可以直接从镨/钕分离的出口水相获得，也可以用盐酸溶解工业级碳酸镨或工业级氧化镨而获得；因此，本发明的工艺方法与现有稀土分离萃取生产工艺系统具有良好的衔接性。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步地详细说明，但不构成对本发明的任何限制。
图1为工业级镨原料制备高纯镨工艺方法示意图，①：稀土皂化有机相；②：工业级镨氯化物料液； ③：洗涤液（洗酸）； ④：反萃液，反萃剂氯化氢的水溶液； ⑤：铈镨/镨钕分组分离工艺的出口水相，氯化镨铈水溶液，调节pH值后用作铈/镨分离工艺的料液； ⑥：铈镨/镨钕分组分离工艺的负载有机相反萃取的萃余水相，氯化镨钕水溶液，调节pH值后用作镨/钕分离工艺的料液； ⑦：铈/镨分离工艺的出口水相，铈为主要成分的氯化稀土的水溶液； ⑧：镨/钕分离工艺的出口水相，高纯氯化镨水溶液； ⑨：高纯氯化镨洗涤液，分取于⑧； ⑩：镨/钕分组工艺的出口有机相，经反萃取可获得钕为主要成分的稀土产品。O：出口负载有机相。
具体实施方式
    下面结合具体实施例对本发明所述的一种工业级镨原料制备高纯镨的工艺方法作进一步描述。
实施例 1：
（1）工业级镨料液
工业级镨料液为氯化稀土水溶液，其稀土浓度为1.0 M，pH值为2.5，料液中铈的摩尔分数为0.005、镨的摩尔分数为0.985、钕的摩尔分数为0.01。
（2）有机相
有机相为2–乙基己基膦酸单2–乙基己基酯（即P507）的煤油溶液，P507浓度为1.0 M。铈镨/镨钕分组分离工艺和铈/镨分离工艺中，P507萃取剂有机相使用时采用常规方法皂化。
（3）铈镨/镨钕分组分离分馏萃取工艺
铈镨/镨钕分组分离工艺采用分馏萃取体系，以P507为萃取剂；工业级镨料液为原料；3 M盐酸为洗涤液。
铈镨/镨钕分组分离分馏萃取工艺的工艺参数：归一化萃取量S=4.05049，归一化洗涤量W=3.60541；萃取段混合萃取比E M=0.87951，洗涤段混合萃取比E M ’=1.12345。萃取量︰工业级镨料液进料量︰洗涤量=4.05049︰1︰3.60541（稀土离子摩尔比）。萃取段级数为21级，洗涤段级数为6级。稀土皂化有机相从第1级进入铈镨/镨钕分组分离分馏萃取体系。工业级镨料液从第21级进入分馏萃取体系。洗涤液从第27级进入分馏萃取体系。
出口水相：铈镨/镨钕分组分离分馏萃取体系的第1级出口水相获得中间产品氯化镨铈水溶液。该氯化镨铈溶液中，铈的摩尔分数为0.008990、镨的摩尔分数为0.990997、钕的摩尔分数为0.000013。氯化镨铈水溶液用碱调节pH值至2.5，然后用作铈/镨分组分离工艺的料液。
出口负载有机相：铈镨/镨钕分组分离分馏萃取体系的第27级出口负载有机相中含有镨钕，以4.5 M 盐酸为反萃液，经过6级逆流反萃取，获得中间产品氯化镨钕水溶液。该氯化镨钕溶液中，铈的摩尔分数为0.000026、镨的摩尔分数为0.977522、钕的摩尔分数为0.022452。氯化镨钕溶液用碱调节pH值至2.5，然后用作镨/钕分组分离工艺的料液。
（4）铈/镨分离分馏萃取工艺
铈/镨分离工艺采用分馏萃取体系，以P507为萃取剂；pH值为2.5的氯化镨铈溶液为料液（从铈镨/镨钕分组分离工艺的出口水相获得），该氯化镨铈溶液的稀土组成：铈的摩尔分数为0.008990、镨的摩尔分数为0.990997、钕的摩尔分数为0.000013；以高纯氯化镨溶液为洗涤液（从镨/钕分离工艺的出口水相获得），该高纯氯化镨溶液的稀土组成：铈的摩尔分数为0.000025、镨的摩尔分数为0.999949、钕的摩尔分数为0.000026。
铈/镨分离分馏萃取工艺的工艺参数：归一化萃取量S=2.92917，归一化洗涤量W=1.93905；萃取段混合萃取比E M=0.996639，洗涤段混合萃取比E M ’=1.51062。萃取量︰工业级镨料液进料量︰洗涤量=2.92917︰1︰1.93905（稀土离子摩尔比）。萃取段级数为15级，洗涤段级数为15级。稀土皂化有机相从第1级进入铈/镨分离分馏萃取体系。氯化镨铈料液从第15级进入分馏萃取体系。洗涤液从第30级进入分馏萃取体系。
出口水相：铈/镨分离分馏萃取体系的第1级出口水相获得氯化铈镨水溶液。该氯化铈镨溶液中，铈的摩尔分数为0.907558、镨的摩尔分数为0.092442、钕的摩尔分数为小于0.0000001。
出口负载有机相：铈/镨分离分馏萃取体系的第30级出口负载有机相中含有高纯镨。该负载高纯镨有机相中，铈的摩尔分数为0.000025、镨的摩尔分数为0.999954、钕的摩尔分数为0.000021。该负载高纯镨的有机相，全部用作镨/钕分离工艺的皂化有机相，进入镨/钕分离的分馏萃取体系。
（5）镨/钕分离工艺
镨/钕分离工艺采用分馏萃取体系，以P507为萃取剂；pH值为2.5的氯化镨钕溶液为料液（从反萃取铈镨/镨钕分组分离工艺的出口负载有机相获得），该氯化镨钕料液的稀土组成：铈的摩尔分数为0.000026、镨的摩尔分数为0.977522、钕的摩尔分数为0.022452；3 M 盐酸为洗涤液。
镨/钕分离分馏萃取工艺的工艺参数：归一化萃取量S=3.6556，归一化洗涤量W=3.63076；萃取段混合萃取比E M=0.789416，洗涤段混合萃取比E M ’=1.00684。萃取量︰氯化镨钕料液进料量︰洗涤量=3.6556︰1︰3.63076（稀土离子摩尔比）。萃取段级数为33级，洗涤段级数为19级。稀土皂化有机相从第1级进入镨/钕分离分馏萃取体系，稀土皂化有机相为负载高纯镨的有机相（即铈/镨分离分馏萃取工艺的出口负载有机相），该负载高纯镨的有机相中的稀土组成：铈的摩尔分数为0.000025、镨的摩尔分数为0.999954、钕的摩尔分数为0.000021。氯化镨钕料液从第33级进入分馏萃取体系。洗涤液从第52级进入分馏萃取体系。
出口水相：镨/钕分离分馏萃取体系的第1级出口水相获得高纯氯化镨水溶液。该氯化镨溶液中，铈的摩尔分数为0.000025、镨的摩尔分数为0.999949、钕的摩尔分数为0.000026。
出口负载有机相：镨/钕分离分馏萃取体系的第52级出口负载有机相中含有镨钕。该负载镨钕有机相中，铈的摩尔分数为小于0.0000001、镨的摩尔分数为0.097666、钕的摩尔分数为0.902334。
（6）分离产品
高纯镨产品：高纯氯化镨水溶液，其铈的摩尔分数为0.000025、镨的摩尔分数为0.999949、钕的摩尔分数为0.000026。
富铈产品：氯化铈镨水溶液，其铈的摩尔分数为0.907558，镨的摩尔分数为0.092442，钕的摩尔分数为小于0.0000001。
富钕产品：负载镨钕有机相，其铈的摩尔分数为小于0.0000001、镨的摩尔分数为0.097666、钕的摩尔分数为0.902334。（该负载镨钕有机相的后续处理可以选择常用盐酸反萃取法，进而获得相应的氯化钕水溶液。）
与现有工艺相比，本发明工艺方法的碱消耗量（包括皂化用碱和中和用碱）下降12.95%，酸消耗量（包括洗涤用酸和反萃取用酸）下降12.95%。
实施例 2：
（1）工业级镨料液
工业级镨料液为氯化稀土水溶液，其稀土浓度为1.2 M，pH值为2.5，料液中铈的摩尔分数为0.001、镨的摩尔分数为0.995、钕的摩尔分数为0.004。
（2）有机相
有机相为2–乙基己基膦酸单2–乙基己基酯（即P507）的煤油溶液，P507浓度为1.2 M。铈镨/镨钕分组分离工艺和铈/镨分离工艺中，P507萃取剂有机相使用时采用常规方法皂化。
（3）铈镨/镨钕分组分离分馏萃取工艺
铈镨/镨钕分组分离工艺采用分馏萃取体系，以P507为萃取剂；工业级镨料液为原料；3.5 M盐酸为洗涤液。
铈镨/镨钕分组分离分馏萃取工艺的工艺参数：归一化萃取量S=4.87695，归一化洗涤量W=4.44341；萃取段混合萃取比E M=0.895936，洗涤段混合萃取比E M ’=1.09757。萃取量︰工业级镨料液进料量︰洗涤量=4.87695︰1︰4.44341（稀土离子摩尔比）。萃取段级数为23级，洗涤段级数为7级。稀土皂化有机相从第1级进入铈镨/镨钕分组分离分馏萃取体系。工业级镨料液从第23级进入分馏萃取体系。洗涤液从第30级进入分馏萃取体系。
出口水相：铈镨/镨钕分组分离分馏萃取体系的第1级出口水相获得中间产品氯化镨铈水溶液。该氯化镨铈溶液中，铈的摩尔分数为0.001763、镨的摩尔分数为0.998235、钕的摩尔分数为0.000002。氯化镨铈水溶液用碱调节pH值至2，然后用作铈/镨分组分离工艺的料液。
出口负载有机相：铈镨/镨钕分组分离分馏萃取体系的第30级出口负载有机相中含有镨钕，以4.5 M 盐酸为反萃液，经过6级逆流反萃取，获得中间产品氯化镨钕水溶液。该氯化镨钕溶液中，铈的摩尔分数为0.000002、镨的摩尔分数为0.990774、钕的摩尔分数为0.009224。氯化镨钕溶液用碱调节pH值至2，然后用作镨/钕分组分离工艺的料液。
（4）铈/镨分离分馏萃取工艺
铈/镨分离工艺采用分馏萃取体系，以P507为萃取剂；pH值为2的氯化镨铈溶液为料液（从铈镨/镨钕分组分离工艺的出口水相获得），该氯化镨铈溶液的稀土组成：铈的摩尔分数为0.001763、镨的摩尔分数为0.998235、钕的摩尔分数为0.000002；以高纯氯化镨溶液为洗涤液（从镨/钕分离工艺的出口水相获得），该高纯氯化镨溶液的稀土组成：铈的摩尔分数为0.000003、镨的摩尔分数为0.999994、钕的摩尔分数为0.000003。
铈/镨分离分馏萃取工艺的工艺参数：归一化萃取量S=3.40987，归一化洗涤量W=2.41421；萃取段混合萃取比E M=0.998727，洗涤段混合萃取比E M ’=1.41241。萃取量︰工业级镨料液进料量︰洗涤量=3.40987︰1︰2.41421（稀土离子摩尔比）。萃取段级数为15级，洗涤段级数为12级。稀土皂化有机相从第1级进入铈/镨分离分馏萃取体系。氯化镨铈料液从第15级进入分馏萃取体系。洗涤液从第27级进入分馏萃取体系。
出口水相：铈/镨分离分馏萃取体系的第1级出口水相获得氯化铈镨水溶液。该氯化铈镨溶液中，铈的摩尔分数为0.404467、镨的摩尔分数为0.595533、钕的摩尔分数为小于0.0000001。
出口负载有机相：铈/镨分离分馏萃取体系的第27级出口负载有机相中含有高纯镨。该负载高纯镨有机相中，铈的摩尔分数为0.000002、镨的摩尔分数为0.999989、钕的摩尔分数为0.000009。负载高纯镨的有机相，全部用作镨/钕分离工艺的皂化有机相，进入镨/钕分离的分馏萃取体系。
（5）镨/钕分离工艺
镨/钕分离工艺采用分馏萃取体系，以P507为萃取剂；pH值为2的氯化镨钕溶液为料液（从反萃取铈镨/镨钕分组分离工艺的出口负载有机相获得），该氯化镨钕料液的稀土组成：铈的摩尔分数为0.000002、镨的摩尔分数为0.990774、钕的摩尔分数为0.009224；3.5 M 盐酸为洗涤液。
镨/钕分离分馏萃取工艺的工艺参数：归一化萃取量S=4.46263，归一化洗涤量W=4.44949；萃取段混合萃取比E M=0.818908，洗涤段混合萃取比E M ’=1.00295。萃取量︰氯化镨钕料液进料量︰洗涤量=4.46263︰1︰4.44949（稀土离子摩尔比）。萃取段级数为29级，洗涤段级数为19级。稀土皂化有机相从第1级进入镨/钕分离分馏萃取体系，稀土皂化有机相为负载高纯镨的有机相（即铈/镨分离分馏萃取工艺的出口负载有机相），该负载高纯镨的有机相中的稀土组成：铈的摩尔分数为0.000002、镨的摩尔分数为0.999989、钕的摩尔分数为0.000009。氯化镨钕料液从第29级进入分馏萃取体系。洗涤液从第48级进入分馏萃取体系。
出口水相：镨/钕分离分馏萃取体系的第1级出口水相获得高纯氯化镨水溶液。该氯化镨溶液中，铈的摩尔分数为0.000004、镨的摩尔分数为0.99999、钕的摩尔分数为0.000006。
出口负载有机相：镨/钕分离分馏萃取体系的第48级出口负载有机相中含有镨钕。该负载镨钕有机相中，铈的摩尔分数为小于0.0000001、镨的摩尔分数为0.299001、钕的摩尔分数为0.700999。
（6）分离产品
高纯镨产品：高纯氯化镨水溶液，其铈的摩尔分数为0.000004、镨的摩尔分数为0.99999、钕的摩尔分数为0.000006。
富铈产品：氯化铈镨水溶液，其铈的摩尔分数为0.404467、镨的摩尔分数为0.595533、钕的摩尔分数为小于0.0000001。
富钕产品：负载镨钕有机相，其铈的摩尔分数为小于0.0000001、镨的摩尔分数为0.299001、钕的摩尔分数为0.700999。（该负载钕有机相的后续处理可以选择常用盐酸反萃取法，进而获得相应的氯化钕水溶液。）
与现有工艺相比，本发明工艺方法的碱消耗量（包括皂化用碱和中和用碱）下降13.14%，酸消耗量（包括洗涤用酸和反萃取用酸）下降13.14%。
实施例 3：
（1）工业级镨料液
工业级镨料液为氯化稀土水溶液，其稀土浓度为1.5 M，pH值为3，料液中铈的摩尔分数为0.005、镨的摩尔分数为0.98、钕的摩尔分数为0.015。
（2）有机相
有机相为2–乙基己基膦酸单2–乙基己基酯（即P507）的磺化煤油溶液，P507浓度为1.5 M。铈镨/镨钕分组分离工艺和铈/镨分离工艺中，P507萃取剂有机相使用时采用常规方法皂化。
（3）铈镨/镨钕分组分离分馏萃取工艺
铈镨/镨钕分组分离工艺采用分馏萃取体系，以P507为萃取剂；工业级镨料液为原料；3 M盐酸为洗涤液。
铈镨/镨钕分组分离分馏萃取工艺的工艺参数：归一化萃取量S=4.85051，归一化洗涤量W=4.41887；萃取段混合萃取比E M=0.895114，洗涤段混合萃取比E M ’=1.09768。萃取量︰工业级镨料液进料量︰洗涤量=4.85051︰1︰4.41887（稀土离子摩尔比）。萃取段级数为21级，洗涤段级数为6级。稀土皂化有机相从第1级进入铈镨/镨钕分组分离分馏萃取体系。工业级镨料液从第21级进入分馏萃取体系。洗涤液从第27级进入分馏萃取体系。  
出口水相：铈镨/镨钕分组分离分馏萃取体系的第1级出口水相获得中间产品氯化镨铈水溶液。该氯化镨铈溶液中，铈的摩尔分数为0.008782、镨的摩尔分数为0.991205、钕的摩尔分数为0.000013。氯化镨铈水溶液用碱调节pH值至3，然后用作铈/镨分组分离工艺的料液。
出口负载有机相：铈镨/镨钕分组分离分馏萃取体系的第27级出口负载有机相中含有镨钕，以4.5 M 盐酸为反萃液，经过6级逆流反萃取，获得中间产品氯化镨钕水溶液。该氯化镨钕溶液中，铈的摩尔分数为0.000020、镨的摩尔分数为0.965246、钕的摩尔分数为0.034734。氯化镨钕溶液用碱调节pH值至3，然后用作镨/钕分组分离工艺的料液。
（4）铈/镨分离分馏萃取工艺
铈/镨分离工艺采用分馏萃取体系，以P507为萃取剂；pH值为3的氯化镨铈溶液为料液（从铈镨/镨钕分组分离工艺的出口水相获得），该氯化镨铈溶液的稀土组成：铈的摩尔分数为0.008782、镨的摩尔分数为0.991205、钕的摩尔分数为0.000013；以高纯氯化镨溶液为洗涤液（从镨/钕分离工艺的出口水相获得），该高纯氯化镨溶液的稀土组成：铈的摩尔分数为0.000043、镨的摩尔分数为0.999914、钕的摩尔分数为0.000043。
铈/镨分离分馏萃取工艺的工艺参数：归一化萃取量S=3.40191，归一化洗涤量W=2.41421；萃取段混合萃取比E M=0.996396，洗涤段混合萃取比E M ’=1.40912。萃取量︰工业级镨料液进料量︰洗涤量=3.40191︰1︰2.41421（稀土离子摩尔比）。萃取段级数为13级，洗涤段级数为10级。稀土皂化有机相从第1级进入铈/镨分离分馏萃取体系。氯化镨铈料液从第13级进入分馏萃取体系。洗涤液从第23级进入分馏萃取体系。
出口水相：铈/镨分离分馏萃取体系的第1级出口水相获得氯化铈镨水溶液。该氯化铈镨溶液中，铈的摩尔分数为0.708934、镨的摩尔分数为0.291066、钕的摩尔分数为小于0.0000001。
出口负载有机相：铈/镨分离分馏萃取体系的第23级出口负载有机相中含有高纯镨。该负载高纯镨有机相中，铈的摩尔分数为0.000047、镨的摩尔分数为0.999918、钕的摩尔分数为0.000035。该负载高纯镨的有机相，全部用作镨/钕分离工艺的皂化有机相，进入镨/钕分离的分馏萃取体系。
（5）镨/钕分离工艺
镨/钕分离工艺采用分馏萃取体系，以P507为萃取剂；pH值为3的氯化镨钕溶液为料液（从反萃取铈镨/镨钕分组分离工艺的出口负载有机相获得），该氯化镨钕料液的稀土组成：铈的摩尔分数为0.000020、镨的摩尔分数为0.965246、钕的摩尔分数为0.034734；3.5 M 盐酸为洗涤液。
镨/钕分离分馏萃取工艺的工艺参数：归一化萃取量S=4.4879，归一化洗涤量W=4.44949；萃取段混合萃取比E M=0.823545，洗涤段混合萃取比E M ’=1.00863。萃取量︰氯化镨钕料液进料量︰洗涤量=4.4879︰1︰4.44949（稀土离子摩尔比）。萃取段级数为26级，洗涤段级数为18级。稀土皂化有机相从第1级进入镨/钕分离分馏萃取体系，稀土皂化有机相为负载高纯镨的有机相（即铈/镨分离分馏萃取工艺的出口负载有机相），该负载高纯镨的有机相中的稀土组成：铈的摩尔分数为0.000047、镨的摩尔分数为0.999918、钕的摩尔分数为0.000035。氯化镨钕料液从第26级进入分馏萃取体系。洗涤液从第44级进入分馏萃取体系。
出口水相：镨/钕分离分馏萃取体系的第1级出口水相获得高纯氯化镨水溶液。该氯化镨水溶液中，铈的摩尔分数为0.000043、镨的摩尔分数为0.999914、钕的摩尔分数为0.000043。
出口负载有机相：镨/钕分离分馏萃取体系的第44级出口负载有机相中含有镨钕。该负载镨钕有机相中，铈的摩尔分数为小于0.0000001、镨的摩尔分数为0.0978457、钕的摩尔分数为0.902154。
（6）分离产品
高纯镨产品：高纯氯化镨水溶液，其铈的摩尔分数为0.000043、镨的摩尔分数为0.999914、钕的摩尔分数为0.000043。
富铈产品：氯化铈镨水溶液，其铈的摩尔分数为0.708934、镨的摩尔分数为0.291066、钕的摩尔分数为小于0.0000001。
富钕产品：负载镨钕有机相，其铈的摩尔分数为小于0.0000001、镨的摩尔分数为0.0978457、钕的摩尔分数为0.902154。
与现有工艺相比，本发明工艺方法的碱消耗量（包括皂化用碱和中和用碱）下降12.82%，酸消耗量（包括洗涤用酸和反萃取用酸）下降12.82%。
实施例 4：
（1）工业级镨料液
工业级镨料液为氯化稀土水溶液，其稀土浓度为0.5 M，pH值为2，料液中铈的摩尔分数为0.0003、镨的摩尔分数为0.999、钕的摩尔分数为0.0007。
（2）有机相
有机相为2–乙基己基膦酸单2–乙基己基酯（即P507）的磺化煤油溶液，P507浓度为0.8 M。铈镨/镨钕分组分离工艺和铈/镨分离工艺中，P507萃取剂有机相使用时采用常规方法皂化。
（3）铈镨/镨钕分组分离分馏萃取工艺
铈镨/镨钕分组分离工艺采用分馏萃取体系，以P507为萃取剂；工业级镨料液为原料；4 M盐酸为洗涤液。
铈镨/镨钕分组分离分馏萃取工艺的工艺参数：归一化萃取量S=3.50599，归一化洗涤量W=3.04562；萃取段混合萃取比E M=0.866615，洗涤段混合萃取比E M ’=1.15116。萃取量︰工业级镨料液进料量︰洗涤量=3.50599︰1︰3.04562（稀土离子摩尔比）。萃取段级数为18级，洗涤段级数为6级。稀土皂化有机相从第1级进入铈镨/镨钕分组分离分馏萃取体系。工业级镨料液从第18级进入分馏萃取体系。洗涤液从第24级进入分馏萃取体系。
出口水相：铈镨/镨钕分组分离分馏萃取体系的第1级出口水相获得中间产品氯化镨铈水溶液。该氯化镨铈溶液中，铈的摩尔分数为0.000554、镨的摩尔分数为0.999443，钕的摩尔分数为0.000003。氯化镨铈水溶液用碱调节pH值至2.5，然后用作铈/镨分组分离工艺的料液。
出口负载有机相：铈镨/镨钕分组分离分馏萃取体系的第30级出口负载有机相中含有镨钕，以4.5 M 盐酸为反萃液，经过6级逆流反萃取，获得中间产品氯化镨钕水溶液。该氯化镨钕溶液中，铈的摩尔分数为0.000002、镨的摩尔分数为0.998481、钕的摩尔分数为0.001517。氯化镨钕溶液用碱调节pH值至2.5，然后用作镨/钕分组分离工艺的料液。
（4）铈/镨分离分馏萃取工艺
铈/镨分离工艺采用分馏萃取体系，以P507为萃取剂；pH值为2.5的氯化镨铈溶液为料液（从铈镨/镨钕分组分离工艺的出口水相获得），该氯化镨铈溶液的稀土组成：铈的摩尔分数为0.000554、镨的摩尔分数为0.999443，钕的摩尔分数为0.000003；以高纯氯化镨溶液为洗涤液（从镨/钕分离工艺的出口水相获得），该高纯氯化镨溶液的稀土组成：铈的摩尔分数为0.000002、镨的摩尔分数为0.999995、钕的摩尔分数为0.000003。
铈/镨分离分馏萃取工艺的工艺参数：归一化萃取量S=2.59855，归一化洗涤量W=1.60127；萃取段混合萃取比E M=0.998954，洗涤段混合萃取比E M ’=1.62281。萃取量︰工业级镨料液进料量︰洗涤量=2.59855︰1︰1.60127（稀土离子摩尔比）。萃取段级数为15级，洗涤段级数为19级。稀土皂化有机相从第1级进入铈/镨分离分馏萃取体系。氯化镨铈料液从第15级进入分馏萃取体系。洗涤液从第34级进入分馏萃取体系。
出口水相：铈/镨分离分馏萃取体系的第1级出口水相获得氯化铈镨水溶液。该氯化铈镨溶液中，铈的摩尔分数为0.203104、镨的摩尔分数为0.796896、钕的摩尔分数为小于0.0000001。
出口负载有机相：铈/镨分离分馏萃取体系的第34级出口负载有机相中含有高纯镨。该负载高纯镨有机相中，铈的摩尔分数为0.000002、镨的摩尔分数为0.999995、钕的摩尔分数为0.000003。负载高纯镨的有机相，全部用作镨/钕分离工艺的皂化有机相，进入镨/钕分离的分馏萃取体系。
（5）镨/钕分离工艺
镨/钕分离工艺采用分馏萃取体系，以P507为萃取剂；pH值为2.5的氯化镨钕溶液为料液（从反萃取铈镨/镨钕分组分离工艺的出口负载有机相获得），该氯化镨钕料液的稀土组成：铈的摩尔分数为0.000002、镨的摩尔分数为0.998481、钕的摩尔分数为0.001517；4 M 盐酸为洗涤液。
镨/钕分离分馏萃取工艺的工艺参数：归一化萃取量S=3.05068，归一化洗涤量W=3.04691；萃取段混合萃取比E M=0.753829，洗涤段混合萃取比E M ’=1.00124。萃取量︰氯化镨钕料液进料量︰洗涤量=3.05068︰1︰3.04691（稀土离子摩尔比）。萃取段级数为41级，洗涤段级数为21级。稀土皂化有机相从第1级进入镨/钕分离分馏萃取体系，稀土皂化有机相为负载高纯镨的有机相（即铈/镨分离分馏萃取工艺的出口负载有机相），该负载高纯镨的有机相中的稀土组成：铈的摩尔分数为0.000002、镨的摩尔分数为0.999995、钕的摩尔分数为0.000003。氯化镨钕料液从第41级进入分馏萃取体系。洗涤液从第62级进入分馏萃取体系。
出口水相：镨/钕分离分馏萃取体系的第1级出口水相获得高纯氯化镨水溶液。该氯化镨溶液中，铈的摩尔分数为0.000002、镨的摩尔分数为0.999995、钕的摩尔分数为0.000003。
出口负载有机相：镨/钕分离分馏萃取体系的第62级出口负载有机相中含有镨钕。该负载镨钕有机相中，铈的摩尔分数为小于0.0000001、镨的摩尔分数为0.598075、钕的摩尔分数为0.401925。
（6）分离产品
高纯镨产品：高纯氯化镨水溶液，其铈的摩尔分数为0.000002、镨的摩尔分数为0.999995、钕的摩尔分数为0.000003。
富铈产品：氯化铈镨水溶液，其铈的摩尔分数为0.203104、镨的摩尔分数为0.796896、钕的摩尔分数为小于0.0000001。
富钕产品：负载镨钕有机相，其铈的摩尔分数为小于0.0000001、镨的摩尔分数为0.598075、钕的摩尔分数为0.401925。（该负载钕有机相的后续处理可以选择常用盐酸反萃取法，进而获得相应的氯化钕水溶液。）
与现有工艺相比，本发明工艺方法的碱消耗量（包括皂化用碱和中和用碱）下降12.97%，酸消耗量（包括洗涤用酸和反萃取用酸）下降12.97%。

Claims (2)

1.一种工业级镨原料制备高纯镨的工艺方法，其特征在于：所述的工艺方法由铈镨/镨钕分组分离、铈/镨分离及镨/钕分离三个分馏萃取体系构成；在铈镨/镨钕分馏萃取体系的萃取段实现铈镨与钕的分离，在铈镨/镨钕分馏萃取体系的洗涤段实现铈与镨钕的分离；铈/镨分离分馏萃取体系与镨/钕分离分馏萃取体系分离直接串联；
具体通过以下工艺方案来实现：
（1）工业级镨料液
工业级镨料液为氯化稀土水溶液，其稀土浓度为0.5 M～1.5 M，pH值为2～3，料液中镨的摩尔分数为0.98～0.999；
（2）有机相
有机相为P507的煤油或磺化煤油溶液，P507的浓度为0.8～1.5 M；铈镨/镨钕分组分离工艺和铈/镨分离工艺中，P507萃取剂有机相使用时采用常规方法皂化；
（3）铈镨/镨钕分组分离分馏萃取工艺
铈镨/镨钕分组分离工艺采用分馏萃取体系，以P507为萃取剂，工业级镨料液为原料，3 M～4 M盐酸为洗涤液；铈镨/镨钕分组分离工艺的出口水相为中间产品氯化镨铈水溶液，用碱调节pH值为2～3后用作铈/镨分组分离工艺的料液；出口负载有机相中含有镨钕，以4.5 M 盐酸为反萃液，经过6级逆流反萃取，获得中间产品氯化镨钕水溶液，用碱调节pH值为2～3后用作镨/钕分组分离工艺的料液；
（4）铈/镨分离分馏萃取工艺
铈/镨分离工艺采用分馏萃取体系，以P507为萃取剂，pH值为2～3的氯化镨铈溶液为料液，以高纯氯化镨溶液为洗涤液；铈/镨分离工艺的出口水相为产品氯化铈镨水溶液，其中铈的摩尔分数为0.2～0.9；出口负载有机相中含有高纯镨；
（5）镨/钕分离分馏萃取工艺
镨/钕分离工艺采用分馏萃取体系，以P507为萃取剂，pH值为2～3的氯化镨钕溶液为料液，3 M～4 M 盐酸为洗涤液；镨/钕分离工艺的出口水相为高纯氯化镨水溶液，其镨的摩尔分数为0.9999～0.999995；出口负载有机相中含有镨钕，获得富钕产品，其中钕的摩尔分数为0.4～0.9；
（6）分离产品
高纯镨产品：高纯氯化镨水溶液，其镨的摩尔分数为0.9999～0.999995，从镨/钕分离工艺的出口水相获得；
富铈产品：氯化铈镨水溶液，其中铈的摩尔分数为0.2～0.9，从铈/镨分离工艺的出口水相获得；
富钕产品：负载镨钕有机相，其镨的摩尔分数为0.4～0.9，从镨/钕分离工艺的出口负载有机相获得。
2.根据权利要求1所述的一种工业级镨原料制备高纯镨的工艺方法，其特征在于：所述的铈/镨分馏萃取分离与镨/钕分馏萃取分离直接串联，其连接方式是铈/镨分离的出口负载高纯镨有机相全部用作镨/钕分离的稀土皂化有机相；分取部分镨/钕分离的出口水相高纯氯化镨溶液用作铈/镨分离的洗涤液。
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