CN105883889B - 一种工业化生产高纯氧化钕的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种工业化生产高纯氧化钕的方法,包括以下步骤:(1)将含有镧、铈、镨和钕的富集物料液与有机相混合,通过镧铈镨/镨钕模糊萃取模块进行萃取,模糊萃取模块的出口水相含有镧、铈和镨。经过洗液洗涤的出口有机相含有镨和钕。(2)将步骤(1)所得的含有镨和钕有机料液通过镨/钕分离模块将镨和钕分开。镨/钕分离模块的出口水相为镨的富集物,作为步骤(1)中镧铈镨/镨钕模糊萃取模块中的洗液。镨/钕分离模块的出口水相含有高纯钕,纯度99.99%~99.999%。(3)将步骤(2)所得的含钕料液经过沉淀、灼烧,包装得到高纯度氧化钕产品。本发明所采用的方法,具有生产成本低、产品纯度高、能规模化连续生产的特点。
Description
技术领域
本发明涉及稀土湿法冶金技术领域,尤其是涉及一种工业化生产高纯氧化钕的方法。
背景技术
稀土元素由于其特殊的电子结构,使之具有许多优异的性能,广泛地应用于玻璃陶瓷、固体激光材料、合成橡胶、高分子聚合、磁学、光学等各个高新科技领域中。由于各领域高新科技的发展、对稀土元素的化合物的纯度要求越来越高,促使从业人员对高纯稀土的分离技术进行了大量的研究工作。近几年来我国对高纯稀土的分离技术也进行了许多研究工作,尤其是具有优良的光电瓷性能的高纯氧化钕,广泛的应用在高端的磁性材料、航天设备、国防领域、人造宝石等领域,其提纯方法,引起了行业从业人员的广泛兴趣。
中国专利CN1150975公开了一种离子交换法制备氧化钕的方法,该方法能获得纯度99.999%的氧化钕,稀土总收率93~95.5%,但是该方法存在无法连续工业化生产以及成本高的缺点。中国专利CN101024505A公开了一种镨钕富集物制备高纯超细氧化钕的方法,该方法采用超声分馏萃取,提高了萃取分离速率和效率,获得了纯度为99.99%的氧化钕,但是该方法存在设备复杂,操作繁琐,生产成本较高,产品纯度较低的缺点。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足,提供一种工业化生产高纯度氧化钕的方法,具有生产成本低、产品纯度高、能规模化连续生产的特点。
本发明提供了一种工业化生产高纯度氧化钕的方法,包括以下步骤:
(1)将含有镧、铈、镨和钕的富集物料液与有机相混合,通过镧铈镨/镨钕模糊萃取模块进行萃取,模糊萃取模块的出口水相含有镧、铈和镨。经过洗液洗涤的出口有机相含有镨和钕,作为镨/钕分离的有机料液。其中,有机相为P507和磺化煤油的混合物,P507与磺化煤油的体积比为1~50:99~50;有机相的碱皂化度为20~36%;萃取级数为10~35级;有机相、镧铈镨钕的富集物料液与洗酸的流量比为:7-11:1:1-2;
(2)将步骤(1)所得的含有镨和钕有机料液,从生产线前端加入镨/钕分离模块,后端加入反酸,镨/钕分离模块的前端出口水相为镨的富集物,作为步骤(1)中镧铈镨/镨钕模糊萃取模块中的洗液。镨/钕分离模块的后端出口水相为99.99%~99.999%的钕。镨/钕分离模块的级数为20~50级,洗涤段相比为2-10:1;
(3)将步骤(2)所得的含钕料液经过沉淀、灼烧,包装得到高纯度氧化钕产品。
进一步地,含镨钕有机料液中镨的质量百分比控制为0.1-5%,钕的质量百分比控制为95-99.9%。
进一步地,镧铈镨/镨钕模糊萃取模块的级数为10~35级,洗涤段相比为2-10,优选的为3-8,镨/钕分离模块的级数为20~50级,洗涤段相比为2-10,优选的为3-8。
进一步地,有机相、稀土料液、洗酸和反酸等流量误差控制在1%~5%,稀土料液、洗酸和反酸等浓度误差控制在1%~5%。
进一步地,步骤(1)或(2)的萃取温度为20℃~55℃;混合时间为2~10分钟。
本发明所述的洗酸和反酸包括盐酸、硫酸。优选为盐酸。
与现有技术相比,本发明提供一种高纯度氧化钕的工业化生产方法,其优点是:①本工艺的萃取槽体的级数少,两步骤的总萃取级数为30-85级;②压槽稀土少,成本低;③酸碱消耗少④钕产品的纯度高;⑤可工业化连续生产高纯氧化钕。因此,本发明提供了一种清洁高效、低成本、适合工业化的高纯氧化钕生产工艺。
附图说明
图1为本发明萃取分离流程示意图。
具体实施方式
如前所述,本发明提供了一种工业化生产高纯氧化钕的方法,包括以下步骤:(1)将含有镧、铈、镨和钕的富集物料液与有机相混合,通过镧铈镨/镨钕模糊萃取模块进行萃取,模糊萃取模块的出口水相含有镧、铈和镨。经过洗液洗涤的出口有机相含有镨和钕,作为镨/钕分离的有机料液。
(2)将步骤(1)所得的含有镨和钕有机料液,从生产线前端加入镨/钕分离模块,后端加入反酸,镨/钕分离模块的前端出口水相为镨的富集物,作为步骤(1)中镧铈镨/镨钕模糊萃取模块中的洗液。镨/钕分离模块的反萃液为99.99%~99.999%的钕。
(3)将步骤(2)所得的含钕料液经过沉淀、灼烧,包装得到高纯度氧化钕产品。
根据本发明,步骤(1)中有机相为P507和磺化煤油的混合物。P507与磺化煤油的体积比可以为1~50:99~50,优选为10~45:90~60。有机相的碱皂化度为20-36%。含镨钕有机料液中镨的质量百分比控制为1-5%,钕的质量百分比控制为95-99%。
本发明所用的含镧铈镨钕的稀土富集物料液,可以为氟碳铈矿经过钕钐分组之后的轻稀土料液,也可以为南方离子型稀土矿经过钕钐分组之后的轻稀土料液,本发明对此不进行限定。
本发明萃取的温度优选为20℃~55℃;混合时间优选为2~10分钟。
萃取分离过程完成后,本发明得到的物料中的混合稀土元素优选利用ICP-MS法进行测定(GB/T 18114.8-2010)。
以下结合实施例和附图对本发明作进一步的详细说明。但本领域技术人员了解,本发明的保护范围不仅限于以下实施例。根据本发明公开的内容,本领域技术人员将认识到在不脱离本发明技术方案所给出的技术特征和范围的情况下,对以上所述实施例做出许多变化和修改都属于本发明的保护范围。下述实施例中所用材料,如无特殊说明,均是商业上购买得到的产品。
实施例1
(1)准备镧铈镨钕的稀土富集物料液。该料液取自南方离子型稀土矿钕钐分组后的轻稀土组分。总稀土的摩尔浓度=0.70摩尔每升,pH=2。其成分如表1。
表1.镧铈镨钕的稀土富集物料液的组成
稀土氧化物 | La | Ce | Pr | Nd | Sm | Ho-Lu | Y |
重量比(%) | 24.5 | 4.49 | 11.6 | 59.5 | <0.001 | <0.001 | <0.001 |
(2)配制有机相。P507与磺化煤油的体积比为40:60。有机相的碱皂化度为36%。
(3)将镧铈镨钕的富集物料液与有机相混合,通过镧铈镨/镨钕模糊萃取模块进行萃取。萃取的温度为35℃;混合时间为9分钟。如附图1所示,镧铈镨/镨钕模糊萃取模块萃取的总级数为30级,洗酸的组成为:总稀土=0.5摩尔每升,自由盐酸=0.2摩尔每升。有机相、镧铈镨钕的富集物料液与洗酸的流量比为:9:1:1.5。模糊萃取模块的出口水相含有镧、铈和镨。有机相、稀土料液、洗酸等流量误差控制在1%,稀土料液、洗酸等浓度误差控制在2%。经过洗液洗涤的出口有机相含有镨和钕,作为镨/钕分离的有机料液。有机料液的组成为:总稀土=0.0475摩尔每升,其中,镨与钕的重量比为4.19:95.8。
(4)将有机料液通过镨/钕分离模块分离镨和钕。萃取的温度为35℃;混合时间为8分钟。如附图1所示,镨/钕分离模块的总级数为40级,反酸的组成为:盐酸=0.5摩尔每升。有机料液、反酸的流量比为:9:0.5。镨/钕分离模块的出口水相为镨的富集物,作为镧铈镨/镨钕模糊萃取模块中的洗液。镨/钕分离模块的出口水相含有高纯钕,钕的收率≥98%。经过产品纯度检测,钕产品的纯度大于99.995%。
(5)含钕料液经过沉淀、灼烧,包装得到高纯度氧化钕产品。钕产品的成分组成见表2。
表2.高纯氧化钕产品的组成
稀土氧化物 | La | Ce | Pr | Nd | Sm | Ho-Lu | Y |
重量比(%) | <0.0001 | <0.0001 | 0.0005 | >99.995 | <0.0002 | <0.0001 | <0.0001 |
实施例2
(1)准备镧铈镨钕的稀土富集物料液。该料液取自北方某工厂的轻稀土组分。总稀土的摩尔浓度=1.0摩尔每升,pH=1。其成分如表1。
表1.镧铈镨钕的稀土富集物料液的组成
稀土氧化物 | La | Ce | Pr | Nd | Sm | Ho-Lu | Y |
重量比(%) | 24.09 | 54.21 | 3.59 | 18.10 | <0.001 | <0.001 | <0.001 |
(2)配制有机相。P507与磺化煤油的体积比为30:70。有机相的碱皂化度为30%。
(3)将镧铈镨钕的富集物料液与有机相混合,通过镧铈镨/镨钕模糊萃取模块进行萃取。萃取的温度为35℃;混合时间为9分钟。如附图1所示,镧铈镨/镨钕模糊萃取模块萃取的总级数为30级,洗酸的组成为:总稀土=0.5摩尔每升,自由盐酸=0.2摩尔每升。有机相、镧铈镨钕的富集物料液与洗酸的流量比为:9:1:1.5。有机相、稀土料液、洗酸等流量误差控制在3%,稀土料液、洗酸和反酸等浓度误差控制在5%。模糊萃取模块的出口水相含有镧、铈和镨。经过洗液洗涤的出口有机相含有镨和钕,作为镨/钕分离的有机料液。有机料液的组成为:总稀土=0.05摩尔每升,其中,镨与钕的重量比为2.09:97.91。
(4)将有机料液通过镨/钕分离模块分离镨和钕。萃取的温度为35℃;混合时间为8分钟。如附图1所示,镨/钕分离模块的总级数为50级,反酸的组成为:盐酸=0.5摩尔每升。有机料液、反酸的流量比为:9:0.5。镨/钕分离模块的出口水相为镨的富集物,作为镧铈镨/镨钕模糊萃取模块中的洗液。有机相、稀土料液、洗酸和反酸等流量误差控制在2%,稀土料液、洗酸和反酸等浓度误差控制在3%。镨/钕分离模块的出口水相含有高纯钕,钕的收率≥98%。经过产品纯度检测,钕产品的纯度大于99.99%。
(5)含钕料液经过沉淀、灼烧,包装得到高纯度氧化钕产品。钕产品的成分组成见表2。
表2.高纯氧化钕产品的组成
稀土氧化物 | La | Ce | Pr | Nd | Sm | Ho-Lu | Y |
重量比(%) | <0.0001 | <0.0001 | 0.0008 | >99.99 | <0.0002 | <0.0001 | <0.0001 |
实施例3
(1)准备镧铈镨钕的稀土富集物料液。该料液取自某公司镨钕富集物,经溶解总稀土的摩尔浓度=1.20摩尔每升,pH=1。其成分如表1。
表1.镧铈镨钕的稀土富集物料液的组成
稀土氧化物 | La | Ce | Pr | Nd | Sm | Ho-Lu | Y |
重量比(%) | 1.18 | 2.87 | 23.50 | 72.45 | <0.001 | <0.001 | <0.001 |
(2)配制有机相。P507与磺化煤油的体积比为20:80。有机相的碱皂化度为26%。
(3)将镧铈镨钕的富集物料液与有机相混合,通过镧铈镨/镨钕模糊萃取模块进行萃取。萃取的温度为35℃;混合时间为9分钟。如附图1所示,镧铈镨/镨钕模糊萃取模块萃取的总级数为30级,洗酸的组成为:总稀土=0.5摩尔每升,自由盐酸=0.2摩尔每升。有机相、稀土料液、洗酸等流量误差控制在3%,稀土料液、洗酸和反酸等浓度误差控制在5%。有机相、镧铈镨钕的富集物料液与洗酸的流量比为:9:1:1.5。模糊萃取模块的出口水相含有镧、铈和镨。经过洗液洗涤的出口有机相含有镨和钕,作为镨/钕分离的有机料液。有机料液的组成为:总稀土=0.0275摩尔每升,其中,镨与钕的重量比为1.19:98.81。
(4)将有机料液通过镨/钕分离模块分离镨和钕。萃取的温度为35℃;混合时间为12分钟。如附图1所示,镨/钕分离模块的总级数为35级,反酸的组成为:盐酸=0.5摩尔每升。有机料液、反酸的流量比为:9:0.5。有机相、稀土料液、洗酸和反酸等流量误差控制在3%,稀土料液、洗酸和反酸等浓度误差控制在5%。镨/钕分离模块的出口水相为镨的富集物,作为镧铈镨/镨钕模糊萃取模块中的洗液。镨/钕分离模块的出口水相含有高纯钕,钕的收率≥98%。经过产品纯度检测,钕产品的纯度大于99.998%。
(5)含钕料液经过沉淀、灼烧,包装得到高纯度氧化钕产品。钕产品的成分组成见表2。
表2.高纯氧化钕产品的组成
Claims (8)
1.一种工业化生产高纯氧化钕的方法,包括以下步骤:
(1)将含有镧、铈、镨和钕元素的富集物料液与有机相混合,通过镧铈镨/镨钕模糊萃取模块进行萃取,模糊萃取模块的出口水相含有镧、铈和镨;经过洗液洗涤的出口有机相含有镨和钕,作为镨/钕分离的有机料液;其中,有机相为P507和磺化煤油的混合物,P507与磺化煤油的体积比为20~50:50~80;有机相的碱皂化度为20~36%;萃取级数为30~35级;有机相、镧铈镨钕的富集物料液与洗酸的流量比为:7-11:1:1-2;
(2)将步骤(1)所得的含有镨和钕有机料液,从生产线前端加入镨/钕分离模块,后端加入反酸,镨/钕分离模块的前端出口水相为镨的富集物,作为步骤(1)中镧铈镨/镨钕模糊萃取模块中的洗液;镨/钕分离模块的反萃液为99.99%~99.999%的钕;镨/钕分离模块的级数为35~50级,洗涤段相比为2-10:1;
(3)将步骤(2)所得的含钕料液经过沉淀、灼烧,包装得到高纯度氧化钕产品。
2.根据权利要求1所述的工业化生产高纯氧化钕的方法,其特征在于,步骤(1)中有机相为P507和磺化煤油的混合物,P507与磺化煤油的体积比为20~40:60~80。
3.根据权利要求1或2所述的工业化生产高纯氧化钕的方法,其特征在于,步骤(1)中,洗涤段相比为2-10:1。
4.根据权利要求3所述的工业化生产高纯氧化钕的方法,其特征在于,步骤(1)中,洗涤段相比为3-8:1。
5.根据权利要求1或2所述的工业化生产高纯氧化钕的方法,其特征在于,步骤(2)中,镨/钕分离模块的级数为35~50级,洗涤段相比为3-8:1。
6.根据权利要求1或2所述的工业化生产高纯氧化钕的方法,其特征在于,含镨钕有机料液中镨的质量百分比控制为0.1-5%,钕的质量百分比控制为95-99.9%。
7.根据权利要求1或2所述的工业化生产高纯氧化钕的方法,其特征在于,有机相、稀土料液、洗酸和反酸流量误差控制在1%~5%,稀土料液、洗酸和反酸浓度误差控制在1%~5%。
8.根据权利要求1或2所述的工业化生产高纯氧化钕的方法,其特征在于,步骤(1)或(2)的萃取温度为20℃~55℃;混合时间为2~10分钟。
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |