CN106834758A - 一种使用溶剂萃取法去除Nd中Fe杂质的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用溶剂萃取法去除金属钕中的铁杂质的方法，属于钕离子的溶剂萃取技术领域。在存在Nd离子和Fe离子的水溶液中，加入浓盐酸配制成一定盐酸浓度的水相，然后将水相与含有TODGA和N,N’‑二丁基月桂酰胺调相剂的有机相搅拌混合、静置分相，得到萃取后水相(a)与萃取后有机相(b)，再将萃取后的有机相（b）反萃，将萃后水相（a）重复上述萃取‑反萃步骤，最终得到含Fe量极少的Nd。本发明具有除Fe效果好，Nd的收率高，易于自动化控制等优点。

Description

一种使用溶剂萃取法去除Nd中Fe杂质的方法
技术领域
本发明属于Fe离子的溶剂萃取技术领域，特别涉及一种利用溶剂萃取法去除金属钕中的铁杂质的方法。
背景技术
钕（Nd）是稀土元素的一种，在稀土永磁体、催化剂、冶金、抛光粉、荧光粉、玻璃(玻璃添加剂)和陶瓷等领域有着广泛的应用，是一种重要的工业原料。2015年钕的产量达到2.4万吨，仅次于镧、铈的产量，占到全部稀土产量的16.2%。内蒙古的稀土主要分布在包头、呼和浩特、巴彦淖尔等地，其中，位于包头市的白云鄂博矿是内蒙古最大的稀土矿。举世瞩目的白云鄂博矿铁矿富含氟碳铈矿（约 70%）和独居石（约30%），自然界中钕主要存在于独居石等矿石中，包头白云鄂博稀土矿中钕所占的配分比高达17%，储量巨大，具有非常大的生产潜力，随着稀土元素越来越多的被用于各种领域，稀土的消费量也会逐年增加。如何更有效的生产金属钕非常值得研究。
工业上比较成熟的生产钕的方法是使用P204与P507的溶剂萃取法，首先将含有钕的稀土矿溶解于酸中，形成的酸溶液包含稀土元素与Fe等重金属离子。生产中先用P204萃取除去Fe等杂质，再用P507将钕萃取出来。这种方法的缺点是P204萃取Fe的速度较慢，而且P204对Fe/Nd的分离系数不高，导致单次分离时Fe与Nd的分离效果较差，实际应用时需要较多的分离级数才能将Fe与Nd分离，设备与场地需求量大，增加了生产与运营成本。如何更简便的分离Fe与Nd对是目前需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于通过溶剂萃取法，发展一种使用酰胺荚醚类萃取剂萃取分离Nd与Fe，从而去除Nd中Fe杂质的方法。
本发明的原理在于将含有Fe的Nd盐或者氧化物溶于硝酸中,与含有N,N,N’N’-四辛基-3-氧戊二酰胺(TODGA)的有机相搅拌混合，由于TODGA对Fe有较好的萃取效果但对Nd的萃取效果很差，因此Fe进入有机相，Nd留在水相中，再经过反萃后将Fe离子反萃到新的水相中从而完成Nd与Fe的分离，实现Nd的纯化。将得到的萃取后水相重复上述萃取-反萃步骤，可以获得高纯Nd。
为达到分离Nd与Fe的目的，本发明采用以下技术方案：
一种使用溶剂萃取法去除Nd中Fe杂质的方法，包括以下步骤：
（1）将含有Nd离子与Fe离子的水相中加入浓盐酸，配制成一定盐酸浓度的水相；
（2）用稀释剂将酰胺荚醚类萃取剂稀释，再加入一定量的N,N’-二丁基月桂酰胺得到有机相，将步骤（1）得到的水相与有机相搅拌混合、静置分相，获得萃取后的有机相；所述酰胺荚醚类萃取剂为TODGA，所述稀释剂的种类为正十二烷、甲苯或磺化煤油中的一种；
（3）将步骤（2）得到的萃取后的有机相反萃，将Fe离子反萃到水相中；所述反萃溶液为稀盐酸或纯水；
（4）将步骤（3）得到的萃取后的水相再进行上述萃取-反萃步骤，重复若干次，得到几乎不含Fe离子的含Nd水相；
（5）将步骤（4）得到的水相加热、蒸发、重结晶，得到含有极少量Fe杂质的高纯Nd
所述步骤（1）中的水相盐酸质量分数为0.5% ~ 30%，优选为4% ~ 20%。
所述步骤（2）中的N,N’-二丁基月桂酰胺加入的目的是作为调相剂减少有机相的乳化，改善相分离行为。加入的量为有机相体积的15% ~ 30%，优选为20% ~ 25%；萃取剂的浓度为0.01 ~ 0.2 kg·L-1，优选为0.02~0.16 kg·L-1。
所述步骤（3）中的稀盐酸的质量分数为0.05% ~ 1%，优选为0.05% ~ 0.5%。
所述步骤（4）中萃取-反萃的重复次数为2~8次，优选为4~6次。
与已有技术方案相比，本发明具有以下技术效果：
在盐酸溶液中TODGA对Fe离子萃取效果好而对Nd离子萃取效果差，能够较好的分离Nd与杂质Fe，得到Fe含量极少的Nd；加入调相剂N,N’-二丁基月桂酰胺后有机相乳化现象明显改善。
具体实施方式
为更好的说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：
实施例1
用质量分数为20%的盐酸溶解氧化钕，加热使盐酸挥发，再加入水配制成CNd=0.2 kg·L-1的氯化钕母液；取六水合氯化铁配制0.1kg·L-1的氯化铁母液；取2.5 L 氯化钕母液和2.5L 氯化铁母液与4.2 L质量分数为38%的浓盐酸于25 L容器中，加水、混合均匀，配制成水相。以正十二烷为稀释剂配制CTODGA=0.15 kg·L-1的有机相，其中N,N’-二丁基月桂酰胺占有机相体积的20%。取等体积的水相与有机相搅拌混合、静置分相，得到萃取后水相(a)与萃取后有机相(b)，使用质量分数为0.05%的稀盐酸反萃萃取后有机相(b)，将Fe离子反萃到水相中，将得到的萃取后水相(a)重复上述萃取-反萃步骤4次，得到最终的反萃水相，使用电感耦合等离子体发射光谱测定其中的Fe含量，发现其含量少于0.4 ppm。
实施例2
用质量分数为20%的盐酸溶解氧化钕，加热使盐酸挥发，再加入水配制成CNd=0.2 kg·L-1的氯化钕母液；取六水合氯化铁配制0.1kg·L-1的氯化铁母液；取2.5 L 氯化钕母液和2.5L 氯化铁母液与10 L质量分数为38%的浓盐酸于25 L容器中，加水、混合均匀，配制成水相。以甲苯为稀释剂配制CTODGA=0.15 kg·L-1的有机相，其中N,N’-二丁基月桂酰胺占有机相体积的25 %。取等体积的水相与有机相搅拌混合、静置分相，得到萃取后水相(a)与萃取后有机相(b)，使用纯水反萃萃取后有机相(b)，将Fe离子反萃到水相中，将得到的萃取后水相(a)重复上述萃取-反萃步骤6次，得到最终的反萃水相，使用电感耦合等离子体发射光谱测定其中的Fe含量，发现其含量少于0.32 ppm。
实施例3
用质量分数为20%的盐酸溶解氧化钕，加热使盐酸挥发，再加入水配制成CNd=0.2 kg·L-1的氯化钕母液；取六水合氯化铁配制0.1kg·L-1的氯化铁母液；取2.5 L 氯化钕母液和2.5L 氯化铁母液与6.3 L质量分数为38%的浓盐酸于25 L容器中，加水、混合均匀，配制成水相。以磺化煤油为稀释剂配制CTODGA=0.05 kg·L-1的有机相，其中N,N’-二丁基月桂酰胺占有机相体积的25%。取等体积的水相与有机相搅拌混合、静置分相，得到萃取后水相(a)与萃取后有机相(b)，使用质量分数为0.15%的稀盐酸反萃萃取后有机相(b)，将Fe离子反萃到水相中，将得到的萃取后水相(a)重复上述萃取-反萃步骤8次，得到最终的反萃水相，使用电感耦合等离子体发射光谱测定其中的Fe含量，发现其含量少于0.51 ppm。
实施例4
用质量分数为20%的盐酸溶解氧化钕，加热使盐酸挥发，再加入水配制成CNd=0.2 kg·L-1的氯化钕母液；取六水合氯化铁配制0.1kg·L-1的氯化铁母液；取2.5 L 氯化钕母液和2.5L 氯化铁母液与8.4 L质量分数为38%的浓盐酸于25 L容器中，加水、混合均匀，配制成水相。以正十二烷为稀释剂配制CTODGA=0.12 kg·L-1的有机相，其中N,N’-二丁基月桂酰胺占有机相体积的30%。取等体积的水相与有机相搅拌混合、静置分相，得到萃取后水相(a)与萃取后有机相(b)，使用质量分数为0.1%的稀盐酸反萃萃取后有机相(b)，将Fe离子反萃到水相中，将得到的萃取后水相(a)重复上述萃取-反萃步骤6次，得到最终的反萃水相，使用电感耦合等离子体发射光谱测定其中的Fe含量，发现其含量少于0.37 ppm。
实施例5
用质量分数为20%的盐酸溶解氧化钕，加热使盐酸挥发，再加入水配制成CNd=0.2 kg·L-1的氯化钕母液；取六水合氯化铁配制0.1kg·L-1的氯化铁母液；取2.5 L 氯化钕母液和2.5L 氯化铁母液与4.2 L质量分数为38%的浓盐酸于25 L容器中，加水、混合均匀，配制成水相。以甲苯为稀释剂配制CTODGA=0.04 kg·L-1的有机相，其中N,N’-二丁基月桂酰胺占有机相体积的20%。取等体积的水相与有机相搅拌混合、静置分相，得到萃取后水相(a)与萃取后有机相(b)，使用质量分数为0.05%的稀盐酸反萃萃取后有机相(b)，将Fe离子反萃到水相中，将得到的萃取后水相(a)重复上述萃取-反萃步骤5次，得到最终的反萃水相，使用电感耦合等离子体发射光谱测定其中的Fe含量，发现其含量少于0.57 ppm。

Claims (5)

1.一种利用溶剂萃取法去除金属钕中的铁杂质的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)将含有Nd离子与Fe离子的水相中加入浓盐酸，配制成一定盐酸浓度的水相；
(2)用稀释剂将酰胺荚醚类萃取剂稀释，再加入一定量的N,N’-二丁基月桂酰胺得到有机相，将步骤（1）得到的水相与有机相搅拌混合、静置分相，获得萃取后的有机相；所述酰胺荚醚类萃取剂为TODGA，所述稀释剂的种类为正十二烷、甲苯或磺化煤油中的一种；
(3)将步骤（2）得到的萃取后的有机相反萃，将Fe离子反萃到水相中；所述反萃溶液为稀盐酸或纯水；
(4)将步骤（3）得到的萃取后的水相再进行上述萃取-反萃步骤，重复若干次，得到几乎不含Fe离子的含Nd水相。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（1）中的水相盐酸质量分数为4% ~20%。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（2）中的N,N’-二丁基月桂酰胺加入的目的是作为调相剂减少有机相的乳化，加入的量为有机相体积的20% ~ 25%；萃取剂的浓度为0.02~0.16 kg·L-1。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（3）中的稀盐酸的质量分数为0.05%~ 0.5%。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（4）中萃取-反萃的重复次数为4~6次。
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