CN1042570A - 分馏萃取法生产高纯氧化铽 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种以富铽稀土混合物或粗纯氧化铽(含氧化铽10-99.5％)为原料，P507[HEH(EHP)]或P204[D2EHPA]为萃取剂，煤油为稀释剂，水相为盐酸介质，由两段分馏萃取工艺获得高纯氧化铽(≥99.95％)的方法。本发明打破了目前生产高纯氧化铽必须采用萃取色层等方法的框框，具有投资少，设备简单，处理容量大，生产过程连续，便于同其它工艺衔接，产品成本低的特点。

Description

本发明属稀土金属领域，提供一种分离富铽稀土氧化物或粗纯氧化铽获得高纯氧化铽的方法。
目前，高纯氧化铽均以富铽稀土氧化物或粗纯氧化铽为原料，采用萃取色层法生产。该法的主要不足在于：所需设备复杂、试剂昂贵，并且需要恒温装置，对厂房环境的要求也较高，因此设备、试剂投资高，维护困难;生产过程不连续，一次投料量小，生产周期长，单位产品产量的酸、碱等试剂消耗高，产品收率较低;同时，该方法对人员素质和生产管理水平要求较高。
针对上述不足本发明采用分馏萃取法取代萃取色层法生产高纯氧化铽，其特点是设备简单、生产连续、处理量大、易于操作管理、单位产品产量试剂消耗低等。使用本发明方法可由富铽稀土氧化物或粗纯氧化铽（含氧化铽10-99.5%）获得高纯氧化铽（≥99.95%）。
本发明方法包括：以P507〔HEH（EHP）〕或P204〔D2EHPA〕为萃取剂，在盐酸介质中采用两段分馏萃取工艺，先完成富铽稀土混合物或粗纯氧化铽中的铽/镝分离，再使铽与其它稀土分离，从而得到高纯氧化铽。本发明打破了生产高纯氧化铽惯用萃取色层方法的框框，克服了以萃取色层法生产高纯氧化铽工艺中存在的主要缺陷，简化了生产流程;在同样生产量的条件下，本发明比萃取色层法可数倍降低设备和试剂投资，减少生产成本，而且生产过程连续、操作简便，易于同其它稀土生产线配套，具有显著的经济效益;由于本发明所包括的萃取剂和萃取设备也可广泛应用于国内外其它稀土的工业生产，并且适用的原料组成范围很大，因而适用性广、简单易行。
上述萃取体系的有机相为P507或P204和煤油的混合物，其中各组份之比为：P507（或P204）∶煤油＝1∶1-2（体积），P507（或P204）浓度1.0-1.5M;该有机相经氢氧化钠或氨水皂化后使用，皂化度25-40%;待分离原料中铽含量10-99.5%，其余稀土组成任意，各元素含量之和相应为90-0.5%。
采用所述萃取体系，第一段工艺的主要参数是：皂化有机相与稀土并流3-8级后成稀土皂形式进槽，料液浓度0.5-1.5M、酸度0.2-1.5N，盐酸洗酸浓度3.0-5.5N，萃取段级数n＝30-45，洗涤段级数m＝15-30，各相流比VS∶VF∶VW＝（6.0-20.0）∶1∶（0.3-1.8）。在所述条件下，从水相出口可得到浓度0.5-1.5M、酸度0.1-1.2N的铽前混合稀土。（VS、VF、VW分别为萃取剂、料液和洗酸体积流量）。或者在上述条件下，皂化有机相直接进槽。
第二段工艺进一步分离上述水相出口物。在盐酸洗酸浓度3.0-5.5N，萃取段级数n＝10-20，洗涤段级数m＝20-35，各相流比VS∶VF∶VW＝（6.5-18.0）∶1∶（0.35-2.0）的工艺条件下，经常规后处理工序获得纯度高于或等于99.95%的氧化铽产品。
产品分析鉴定方法：原子发射光谱。
为了更清楚地说明本发明，列举如下实例，但这对本发明的范围无任何限制。
实例1
如附图所示，①采用两出口分馏萃取工艺进行铽/镝分离，萃取有机相的组成为：P507∶煤油＝1∶1.5（体积），P507浓度1.23M，皂化度40%，皂化有机相与稀土并流4级后进入萃取段;稀土料液浓度0.7M，酸度1.3N，其中含氧化铽14%，其余元素组成及其百分含量为：La2O3＜0.1，CeO2＜0.1，Pr6O11＜0.1，Nd2O3＜0.1，Sm2O3＝3.7，Eu2O3＝0.5，Gd2O3＝21.4，Dy2O3＝31.1，Ho2O3＝2.6，Er2O3＝3.2，Tm2O3＝0.6，Yb2O3＝2.1，Lu2O3＝0.3，Y2O3＝20.4;洗液盐酸浓度5.0N，萃取段级数n＝34，洗涤段级数m＝23;萃取流比VS∶VF∶VW＝6.4∶1∶0.47。在所述条件下，从水相得到浓度0.7-0.8M、酸度0.6N的铽及铽前轻、中稀土混合物，其中铽后重稀土含量小于或等于100ppm。
②以①的水相出口铽及铽前轻、中稀土混合物为料液，采用与①相同的有机相和洗液，萃取段级数n＝15，洗涤段级数m＝30，流比VS∶VF∶VW＝6.85∶1∶0.56，出口有机相经反萃，后处理得到高纯氧化铽，其中主要稀土杂质为：Sm2O3＜30ppm，Eu2O3＜10ppm，Gd2O3＜40ppm，Dy2O3＜80ppm，Ho2O3＜10ppm，Er2O3＜10ppm，Yb2O3＜10ppm，Y2O3＜50ppm。
实例2
如附图所示，①采用两出口工艺分离铽/镝，萃取有机相的组成为：P204∶煤油＝1∶1.0，P204浓度1.5M，皂化度30%，皂化有机相与稀土并流7级进入萃取段;稀土料液浓度1.46M，酸度0.7N，其中含氧化铽55.1%，其余元素组成及百分含量为：La2O3≤1，CeO2≤0.5，Pr6O11≤1，Nd2O3＝3.6.Sm2O3＝11.4，Eu2O3＝3.1，Gd2O3＝18.7，Dy2O3＝3.2，Y2O3＝2.3，其它重稀土之和小于0.5;洗液盐酸浓度5.5N，萃取段级数n＝44，洗涤段级数m＝30，各相流比VS∶VF∶VW＝15.5∶1∶1.76。在所述条件下，从水相得到浓度1.1-1.2M，酸度1.1N的铽及铽前轻、中稀土混合物，其中铽后重稀土含量之和小于100ppm。
②以①的水相出口物为料液，采用与①相同的有机相和洗酸，萃取段级数n＝20，洗涤段级数m＝35，流比VS∶VF∶VW＝11.5∶1∶0.80，由出口有机相可得高纯氧化铽，其中主要稀土杂质为：La2O3＜10ppm，CeO2＜10ppm，Pr6O11＜10ppm，Nd2O3＜10ppm，Sm2O3＜40ppm，Eu2O3＜10ppm，Gd2O3＜80ppm，Dy2O3＜60ppm，Y2O3＜50ppm。
实例3
如附图所示，①首先采用一段分馏萃取工艺分离铽/镝，萃取有机相组成为：P507∶煤油＝1∶1.8，P507浓度1.07M，皂化度25%，皂化有机相与稀土并流5级后进入萃取段;稀土料液浓度1.0M，酸度0.9N，其中含氧化铽98.0%，其余元素及百分含量为：Sm2O3＝0.042，Eu2O3＝0.01，Gd2O3＝0.83，Dy2O3＝0.61，Ho2O3＝0.01，Y2O3＝0.45，其余轻、重稀土之和小于0.05;洗酸浓度4.0N，萃取段和洗涤段级数分别为n＝35，m＝15，流比VS∶VF∶VW＝18.5∶1∶1.3。在所述条件下，从水相得到浓度0.9-1.0M，酸度0.9N的铽及铽前轻、中稀土混合物，其中铽后重稀土总含量小于80ppm。
②以第二段分馏萃取工艺，分离由①获得的水相出口稀土混合物，采用与①相同的有机相和洗液，萃取段和洗涤段级数分别为n＝15，m＝30，流比VS∶VF∶VW＝17.0∶1∶0.40，由出口有机相经反萃、后处理可得高纯氧化铽，其中主要杂质为：Gd2O3＜20ppm，Dy2O3＜30ppm，Ho2O3＜10ppm，Y2O3＜20ppm。
附图说明：
工艺流程方框图
1        皂化有机相
2        料液
3        洗液
4        皂化有机相
5        萃余液（稀土皂料液及料液）
6        洗液

Claims (1)

1、一种从富铽混合稀土或粗纯氧化铽中分离高纯氧化铽的方法，其特征在于，所述的方法包括：
(1)作为原料的混合稀土为富铽混合稀土或粗纯氧化铽(含氧化铽10-99.5%)，除铽外的其他组分任意、各元素氧化物含量之和相应地为90-0.5%；
(2)采用两段分馏萃取工艺，萃取剂的有机相组成为：P507(或P204)∶煤油=1∶1-2(体积)，浓度为1.0-1.5M，皂化度为25-40%；
(3)采用(1)、(2)所述的原料，有机相在盐酸介质中先进行铽/镝的分馏萃取分离，皂化有机相直接进槽或与稀土并流3-8级后成稀土皂形式进槽，具体参数可选用料液浓度0.5-1.5M，酸度0.2-1.5N，盐酸洗酸浓度3.0-5.5N，萃取段级数n=30-45，洗涤段级数m=15-30，各相流比为有机相(VS)∶料液(VF)∶洗酸(VW)=(6.0-20.0)∶1.0∶(0.3-1.8)(体积)，从水相得浓度0.5-1.5M，酸度0.1-1.2N的铽前混合稀土；
(4)采用(2)所述的有机相再进行另一段分馏萃取工艺，在盐酸介质中分离由(3)得到的铽前混合稀土，获得高纯(≥99.95%)氧化铽，具体参数可选用盐酸洗酸浓度3.0-5.5N，萃取段级数n=10-20，洗涤段级数m=20-35，各相体积流比VS∶VF∶VW=(6.5-18.0)∶1∶(0.35-2.0)。
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