CN106191478B - 一种镥元素的回收方法 - Google Patents

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Abstract

本发明本发明公开了一种镥元素的回收方法，包括将含镥废料与硫酸和/或硝酸混合均匀并加热；再将所得的产物浸出，得到含镥元素溶液。具有收率高，产品纯度高，工艺流程简单，易于工业化生产，对废料适用范围更广，环境友好，实现了对稀土废料的循环利用，节省了重要的资源还节约了获得原料所需要的能源，在生态保护和促进经济发展上都有很大意义。

Description

一种镥元素的回收方法
技术领域
本发明涉及一种稀土元素资源回收技术领域，特别是一种从含镥元素废料中回收镥元素的方法。
背景技术
氧化镥因其具有许多独特的优异性能，被广泛应用于稀土荧光材料、超导材料及特殊性能材料的添加剂，同时它还是闪烁晶体的重要组成元素。闪烁晶体主要应用领域有高能物理、核物理、核医学(如XCT、PET)、工业应用(工业CT)、地质勘探、石油测井等。近些年，大量的镥资源被用于制备镥闪烁晶体材料，并且在生产过程中产生了大量的含镥废料，但目前国内外对于镥闪烁晶体废料的资源回收基本还处于起步阶段，其大多被堆弃处理，仅有少量得到回收。随着镥元素应用的不断开发，镥元素被大量消耗。然而镥作为重稀土元素，是稀土元素中除钷以外最稀少的，可利用的资源非常有限。可见，从镥闪烁晶体废料中回收镥元素显得非常重要。常见含镥废料主要有铝酸镥、硅酸镥、磷酸镥及氟化镥。
公布日为2013年12月11日，公布号为CN103436719A名称为“从掺铈铝酸镥的闪烁晶体废料中回收的氧化镥及回收方法”的中国专利申请中公开了“包括以下步骤：S1、向闪烁晶体废料中加入氢氧化钠和/或氢氧化钾，焙烧，得到焙烧物；S2、将焙烧物进行水浸，过滤，并向得到的滤渣中加入硝酸和氧化剂，搅拌，得到混合液；S3、将混合液加入到有机萃取剂中，萃取，得到含铈的萃取物和含镥的萃余液；以及S4、向含镥的萃余液中加入草酸，搅拌，过滤，将得到的沉淀物灼烧，得到氧化镥”技术方案。该技术方案取得了“得到了纯度高达99％且回收率高达99.5％的氧化镥，本发明工艺流程短、设备投资少、简单易于操作，节约了资源，减少了污染，具有巨大的实用价值，提供了一种从掺铈铝酸镥的闪烁晶体废料中回收镥新的途径”技术效果。
该技术方案存在焙烧温度高、必须加入氧化剂、萃取酸度高、镥元素收率低及制得的氧化镥纯度低等缺陷。
发明内容
针对现有技术存在的上述缺陷，本发明提供一种镥元素的回收方法，采用的技术方案包括以下步骤：
步骤一，将含镥废料与硫酸和/或硝酸混合均匀，再加热或焙烧；
步骤二，将步骤一焙烧所得的产物浸出，得到镥元素溶液。
本发明优选技术方案之一是，所述加热或焙烧温度≥100℃。
本发明再一优选技术方案是，所述加热或焙烧温度为100-500℃。
本发明再一优选技术方案是，所述加热或焙烧时间≥0.5小时。
本发明再一优选技术方案是，所述加热或焙烧时间为0.5-3小时。
本发明再一优选技术方案是，在步骤一之前将含镥废料经破碎、研磨至100目以上。
本发明再一优选技术方案是，将镥元素溶液用草酸或碳酸盐沉淀后经灼烧、酸溶，得到镥元素料液。
本发明再一优选技术方案是，将步骤二所得镥元素溶液进行萃取分离制备成镥化合物。
本发明再一优选技术方案是，将镥化合物制备成金属镥或镥合金、镥元素晶体材料等。
本发明再一优选技术方案是，所述浸出时的温度为常温-80℃。
本发明再一优选技术方案是，所述硫酸和/或硝酸与镥废料的重量比为酸：含镥废料＝0.5-1.5:1。
本发明再一优选技术方案是，所述含镥废料为铝酸镥、硅酸镥、磷酸镥中至少一种。
本发明具有收率高，产品纯度高，工艺流程简单，易于工业化生产，对废料适用范围更广，环境友好，实现了对稀土废料的循环利用，节省了重要的资源还节约了获得原料所需要的能源，在生态保护和促进经济发展上都有很大意义。
附图说明
图1为本发明工艺流程示意图。
具体实施方式
实施例1
参见图1。
将100g铝酸镥晶体粉(已过100目筛，组成中以Lu2O3计79wt％，下同。其它稀土含量以REO计1.5wt％)与75gAR硫酸混合均匀，装入坩埚中，置于通风烘箱中100℃恒温3h，然后室温下浸取、过滤，得到硫酸稀土料液，向硫酸稀土料液中投入草酸，得到稀土草酸盐，1000℃灼烧分解后得到稀土氧化物，向所得稀土氧化物中加入适量盐酸溶解至清亮，得到氯化稀土料液，将其经萃取分离其中的稀土元素，得到稀土富集物料液和高纯氯化镥溶液，分别经碳沉和草酸沉淀后得到碳酸稀土富集物和草酸镥，将草酸镥进行灼烧后得到高纯氧化镥76.63g。相关数据详见附表(下同)。得到的高纯氧化镥再经加工制成硅酸镥闪烁晶体材料。
实施例2
参见图1。
将200g硅酸镥晶体粉料(含Lu2O3为85％，其它稀土含量以REO计0.2wt％)与280gAR硫酸混合均匀，装入坩埚中，置于马弗炉中500℃焙烧30分钟，然后加入50℃热水浸取、过滤，得到硫酸稀土料液，冷却后向投入碳酸氢铵，得到稀土碳酸盐，向稀土碳酸盐中加入适量盐酸溶解至清亮，得到氯化稀土料液，将其经萃取分离其中的稀土元素，得到稀土富集物料液和高纯氯化镥溶液，分别经碳沉和草酸沉淀后得到碳酸稀土富集物和草酸镥，将草酸镥进行1000℃，3h灼烧后得到高纯氧化镥165.4g。得到的高纯氧化镥再经加工制成铝酸镥闪烁晶体材料或制备成氟化镥。
实施例3
参见图1。
将150g铝酸镥晶体粉料(Lu2O3为73％，其它稀土含量以REO计0.8wt％)与120gAR硫酸及50gAR硝酸混合均匀，装入坩埚中，置于马弗炉中160℃焙烧1.5h，然后加入40℃热水浸取、过滤，得到稀土料液，向硫酸稀土料液中投入草酸，得到稀土草酸盐，灼烧分解后得到稀土氧化物，向所得稀土氧化物中加入适量盐酸溶解至清亮，得到氯化稀土料液，将其经萃取分离其中的稀土元素，得到稀土富集物料液和高纯氯化镥溶液，分别经碳沉和草酸沉淀后得到碳酸稀土富集物和草酸镥，将草酸镥灼烧后得到高纯氧化镥106.4g。得到的高纯氧化镥再经加工制成镥合金。
实施例4
参见图1。
将80g硅酸镥、磷酸镥混合粉料(Lu2O3为75％，其它稀土含量以REO计1.1wt％)与75g浓硫酸混合均匀，装入坩埚中，置于马弗炉中350℃焙烧2h，然后浸取、过滤，得到硫酸稀土料液，向硫酸稀土料液中投入草酸，得到稀土草酸盐，1000℃灼烧分解后得到稀土氧化物，向所得稀土氧化物中加入盐酸溶解，得到稀土氯化物料液，将其经萃取分离其中的稀土元素，得到稀土富集物料液和高纯氯化镥溶液，分别经碳沉和草酸沉淀后得到碳酸稀土富集物和草酸镥，将草酸镥进行1000℃，3h灼烧后得到高纯氧化镥58.5g。得到的高纯氧化镥再经加工制成金属镥。
实施例5
参见图1。
将100g硅酸镥及氟化镥的混合粉料(Lu2O3为83％，其它稀土含量以REO计0.7wt％)与80gAR硫酸和20gAR硝酸混合均匀，装入坩埚中，置于马弗炉中加热至600℃并保持10分钟，然后浸取、过滤，得到稀土料液，向硫酸稀土料液中投入草酸，得到稀土草酸盐，1000℃灼烧分解后得到稀土氧化物，向所得氧化物中加入适量盐酸溶解至清亮，得到氯化稀土料液，将其经萃取分离其中的稀土元素，得到稀土富集物料液和高纯氯化镥料液，分别经碳沉和草酸沉淀后得到碳酸稀土富集物和草酸镥，将草酸镥进行1000℃，3h灼烧后得到高纯氧化镥80.6g。得到的高纯氧化镥再经加工制成硅酸镥闪烁晶体。
实施例6：
将100g硅酸镥与氟化镥的混合料(过80目，Lu2O3为83％，其它稀土含量以REO计0.6wt％)与AR硝酸20g混合均匀，装入坩埚中，置于通风烘箱中中加热至80℃保持0.5h，然后加沸水浸取、过滤，得到硝酸稀土料液，向硝酸稀土料液中投入草酸，得到草酸稀土，1000℃灼烧分解后得到稀土氧化物，向所得稀土氧化物中加入盐酸溶解，得到氯化稀土料液，将其经萃取分离其中的稀土元素，得到稀土富集物料液和高纯氯化镥溶液，分别经碳沉和草酸沉淀后得到碳酸稀土富集物和草酸镥，将草酸镥进行1000℃，3h灼烧后得到高纯氧化镥8.6g。得到的高纯氧化镥再经加工制成硅酸镥闪烁晶体。
附表
实施例 投料量(g) Lu2O3(％) 酸(g) 酸种类 氧化镥纯度 氧化镥(g)
1 100 79 75 硫酸 99.993％ 76.63
2 200 85 280 硫酸 99.992％ 165.4
3 150 73 170 硫酸+硝酸 99.995％ 106.4
4 80 75 75 硫酸 99.995％ 58.5
5 100 83 100 硫酸+硝酸 99.994％ 80.6
6 100 83 20 硝酸 99.994％ 8.6
以上仅是本发明所列举的几种优选方式，本领域技术人员应理解，本发明实施方式并不限于以上几种，任何在本发明的基础上所作的等效变换，均应属于本发明的范畴。

Claims (10)

1.一种镥元素的回收方法，包括以下步骤：
步骤一，将含镥废料与硫酸和/或硝酸混合均匀后加热；
步骤二，将步骤一所得的产物浸出，得到镥元素溶液；
所述含镥废料为铝酸镥、硅酸镥、磷酸镥中至少一种。
2.如权利要求1所述一种镥元素的回收方法，其特征在于所述加热温度≥100℃。
3.如权利要求2所述一种镥元素的回收方法，其特征在于所述加热温度为100-500℃。
4.如权利要求1所述一种镥元素的回收方法，其特征在于所述加热时间≥10分钟。
5.如权利要求4所述一种镥元素的回收方法，其特征在于所述加热时间为0.5-3小时。
6.如权利要求1所述一种镥元素的回收方法，其特征在于步骤一之前将含镥废料经破碎、研磨至100目以上。
7.如权利要求1所述一种镥元素的回收方法，其特征在于将镥元素溶液用草酸或碳酸盐、氢氧化物沉淀后再经灼烧、酸溶，得到镥元素料液。
8.如权利要求7所述一种镥元素的回收方法，其特征在于将镥元素料液进行萃取分离制备成镥化合物或金属镥、镥合金。
9.如权利要求1所述一种镥元素的回收方法，其特征在于硫酸和/或硝酸与含镥废料的重量比为酸：含镥废料＝0.5-1.5:1。
10.如权利要求1-6及9任一所述一种镥元素的回收方法，其特征在于将步骤二所得镥元素溶液进行萃取分离制备成镥化合物或金属镥、镥合金。
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