CN1070586A

CN1070586A - 预分增产萃取法

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Publication number: CN1070586A
Application number: CN92106000A
Authority: CN
Inventors: 钟盛华
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-07-17
Filing date: 1992-07-17
Publication date: 1993-04-07

Abstract

本发明预分增产萃取法由预分工艺和细分工艺组成。多组分原料先进行单级或少数几级逆流萃取或/和逆流洗涤进行粗分离，去除预分除部分，预分后料再进入细分工艺进行相邻元素间的萃取分离；易萃预分除部分与细分工艺的出口有机相合并，难萃预分除部分与细分工艺的出口水相合并。由于本发明对多组分原料先预分后细分，为此可以提高处理能力，增加产量，减少酸碱消耗，节约工业投资，因而降低成本。本发明可用于稀有金属、有色金属，尤其是稀土分离工业的混合稀土萃取分离。

Description

本发明属溶剂萃取串级分离工艺方法，特别适用于湿法冶金中溶剂萃取分离混合稀土。

对于多组分元素的萃取分离，如混合稀土萃取分离，现有的分离方法有分馏萃取法（两出口工艺），三出口、多出口萃取法和最近提出的带支体萃取法（中国专利90100135.X）。这些方法都有一个共同特点，多组分原料直接从工艺的某级进入逆流串级分离工艺，从多组分元素的某些位置进行相邻元素之间的萃取分离。多组分元素在萃取中，各元素萃取难易不同，形成一定的萃取次序。如P507、P204萃取混合稀土的萃取次序，按从La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Y、Er、Tm、Yb、Lu、的次序，分配比不断增大。也就是越来越愈被萃取。在多组分元素中最易萃元素与最难萃元素之间的分离系数是很大的，如用P204分离稀土，镥和镧之间的分离系数βLu/La高达3×10⁵，而相邻两元素的平均分离系数只有2.46。再如P507分离稀土（硝酸体系）镥与镧的分离系数βLu/La高达5.5×10⁷，而相邻两元素的平均分离系数只有3.04。从这些数据给我们一个提示，只要用单级或少数几级萃取就足够使处在萃取序列两端的元素分离得很完全。所以这里提出对于多组分原料先用少数几级进行预分离，除去萃取序列中的一端或两端元素。然后再进入分馏萃取法等工艺进行相邻元素间的萃取分离。这样多组分原料中的最易萃部分和/或最难萃部分不必再从进料级进入，经过多级逆流串级后从两端出口出来。为此减少了进入相邻元素分离萃取工艺的量。也就是对于相同萃取设备可以较大幅度提高处理能力。

本发明的目的在于充分利用多组分元素在萃取中存在萃取序列，萃取序列的二端元素有较大分离系数的特性，提出新的分离串级方法，以便提高工艺的处理能力，增加产量，减少工业投资。

本发明的特征：

对于含有多组分的原料进行萃取分离，首先用单级或少数几级逆流萃取或/和逆流洗涤，使容易被萃取的一些元素的部分或全部（以下简称为易萃部分）被去除;和/或使难被萃取的一些元素的部分或全部（以下简称为难萃部分）被去除。去除的易萃部分和难萃部分均称为预分除部分，去除的易萃部分称易萃预分除部分、去除的难萃部分称为难萃预分除部分，经去除易萃部分和/或难萃部分剩余的原料（这里称为预分后料）进入分馏萃取法等工艺再进行相邻元素之间的萃取分离，此工艺在这里称为细分工艺。前面进行去除易萃部分和/或难萃部分的萃取工艺这里称为预分工艺。预分工艺去除的易萃部分与细分工艺一端出口的易萃组分合并;为此易萃预分除部分含难萃杂质必须达到细分工艺出口的易萃组分含难萃杂质的要求。预分工艺去除的难萃部分与细分工艺一端出口的难萃组分合并;为此难萃预分除部分含易萃杂质必须达到细分工艺出口的难萃组分含易萃杂质的要求。经预分工艺后，预分后料可以是一种;也可以是两种，这两种料组成是不相同，可以选择细分工艺中组成与它们相近级进入细分工艺。为此这两种预分后料进入细分工艺的级数是不同的，这样也有利于提高细分工艺的处理能力。

本发明预分增产萃取法包括对多组分原料进行预先分离去除原料的易萃部分或/和难萃部分的预分工艺和对预分后料进一步进行相邻元素之间萃取分离的细分工艺。也即预分工艺与细分工艺联合成为预分增产萃取法。用预分增产萃取法分离多组分原料可以达到用分馏萃取法，三出口、多出口萃取法，带支体萃取法进行分离的指标，由于预分增产萃取法用少数几级预分工艺将原料的易萃部分或/和难萃部分分离去除，使进入细分工艺的原料减少。也就可以看成多组分原料有一部分是在预分工艺中被分离。由于预分工艺比细分工艺的级数少很多。且酸碱消耗，有机用量减少。因此预分增产萃取法与分馏萃取法，三出口、多出口萃取法，带支体萃取法相比，处理能力增大，酸碱消耗减少，更经济、工业投资减少，因而成本降低。

现有萃取分离多组分原料的分馏萃取，三出口、多出口，带支体萃取法等均可作为本发明的细分工艺，调整其工艺参数，配加预分工艺构成预分增产萃取法工艺后，其处理能力将较大幅度增加，并且化工材料酸碱等单耗将减少，分离成本降低。

下面结合实施方案及附图进一步说明本发明。

实施方案1、其示意图为图1：多组分原料中易萃部分和难萃部分可以在预分工艺中去除，预分工艺为用萃取剂有机相（2）对原料首先进行单级或少数几级逆流萃取（1），出口萃余液（4）为难萃预分除部分与细分工艺出口水相合并，作为预分增产萃取法工艺的出口水相（9）。萃取液（3）再用洗涤剂（6）进行单级或少数几级逆流洗涤（5），出口洗涤有机相（7）为易萃预分除部分与细分工艺出口有机相合并，作为预分增产萃取法工艺的出口有机相（10），洗涤液（8）为预分后料进入细分工艺，进行相邻元素间萃取分离。

实施方案2、其示意图为图2，多组分原料中易萃部分和难萃部分可以在预分工艺中去除。预分工艺为用萃取剂有机相（2）对原料首先进行单级或少数几级逆流萃取（1），出口萃取液（3）为易萃预分除部分与细分工艺出口有机相合并，作为预分增产萃取法工艺的出口有相机（10）。出口萃余液（4）再用萃取剂有机相（12）进行单级或少数几级逆流萃取（11），出口萃余液（14）为难萃预分除部分与细分工艺出口水相合并，作为预分增产萃取法工艺的出口水相（9）。出口萃取液（13）用洗涤剂（6）进行单级或少数几级逆流洗涤（5）;出口洗涤液（8）和出口洗涤有机相（7）均为预分后料分别从细分工艺的第F级和F′级进入细分工艺进行相邻元素间萃取分离。出口萃取液（13）也可以直接作为预分后料进入细分工艺分离。

实施方案3、其示意图为图3，多组分原料中易萃部分可以在预分工艺中去除。预分工艺为首先用萃取剂有机相（2）进行单级或少数几级逆流萃取（1），出口萃余液（4）为预分后料从细分工艺的F级进入细分工艺分离。出口萃取液（3）再用洗涤剂（6）进行单级或少数几级逆流洗涤（5），出口洗涤有机相（7）为易萃预分除部分与细分工艺出口有机相合并，作为预分增产萃取法工艺的出口有机相（10）。出口洗涤液（8）也为预分后料，从细分工艺的另外某级F'进入细分工艺，共同进行相邻元素间的萃取分离。

实施方案4、其示意图为图4、图5。多组分原料中易萃部分可以在预分工艺中去除。预分工艺用萃取剂有机相（2）对原料进行单级或少数几级逆流萃取（1），出口萃取液（3）为易萃预分除部分，与细分工艺出口有机相合并，作为预分增产萃取法工艺的出口有机相（10）。出口萃余液（4）可以按如下方法进行：

A、萃余液（4）直接作为预分后料进行细分工艺进行相邻元素间萃取分离。如图4。

B、萃余液（4）再用萃取剂有机相（12）进行单级或少数几级逆流萃取（11）。出口萃余液（14）和出口萃取液（13）均为预分后料，分别从细分工艺第F级和F'级进入细分工艺进行相邻元素间的萃取分离，见图5。

实施方案5、其示意图为图6、图7、图8。多组分原料中难萃部分可以在预分工艺中去除。预分工艺为先用萃取剂有机相（2）进行单级或少数几级逆流萃取（1）。出口萃余液（4）为难萃预分除部分，与细分工艺出口水相合并，作为预分增产萃取法工艺的出口水相（9）。出口萃取液（3）可以按如下进行：

A、萃取液（3）直接作为预分后料，进入细分工艺进行相邻元素间萃取分离，如图6。

B、萃取液（3）用反萃取剂（16）进行单级或少数几级逆流反萃（15），出口反萃有机相（17）为空白有机相。出口反萃液（18）为预分后料，进入细分工艺进行相邻元素间的萃取分离。如图7。

C、萃取液（3）用洗涤剂（6）进行单级或少数几级逆流洗涤（5）。出口洗涤液（8）和出口洗涤有机相（7）均为预分后料，分别从细分工艺的第F级和F'级进入细分工艺进行相邻元素间的萃取分离，如图8。

以上预分增产萃取法的实施方案可以单独使用，也可以相互组合起来构成分离某种多组分原料的一个整体工艺。下面是P507体系，或P204体系，或两体系相结合，进行预分增产萃取法分离富铕中钇混合稀土的实施方案。

实施方案6、其示意图为图9。富铕中钇混合稀土溶液首先用萃取剂有机相（S₁）进行单级或少数几级逆流萃取Ⅰ。出口萃取液用洗涤剂（W）进行单级或少数几级逆流洗涤，出口洗涤液进入Dy_Ho分组带支体分离Dy的细分工艺。逆流洗涤出口的洗涤有机相与Dy_Ho分组出口有相机合并，用反萃取剂（HW）进行逆流反萃，反萃液为Ho_Y_Lu组分稀土。逆流萃取Ⅰ出口萃取液再用萃取剂有机相（S₂）进行单级或少数几级逆流萃取Ⅱ，出口萃取液从Dy_Ho分组的第1级进入该工艺。该工艺出口水相进入Nd_Sm分组细分工艺。该工艺出口有机相为Sm_Tb组分稀土。逆流萃取Ⅱ出口萃余液与细分工艺Nd_Sm分组出口水相合并，其组份为La_Nd稀土。Dy_Ho分组带支体分离Dy的支体工艺可以获得Dg₂Cl₃产品。

实施方案7：其示意图为图10。富铕中钇混合稀土溶液首先用萃取剂有机相（S₁）进行单级或少数几级逆流萃取Ⅰ，出口萃余液再用萃取剂有机相（S₂）进行单级或少数几级逆流萃取Ⅱ，出口萃取液进入Nd_Sm分组细分工艺进行分离。逆流萃取Ⅱ出口萃余液与Nd_Sm分组出口水相合并，其组份为La_Nd稀土。逆流萃取Ⅰ出口萃取液与Nd_Sm分组出口有机相合并，然后用洗涤剂（W）进行单级或少数几级逆流洗涤。出口洗涤液进入Dy_Ho分组带支体分离Dy的细分工艺进行分离，此细分工艺出口水相为Sm_Tb组分稀土，该细分工艺的Dy支体可得Dg₂Cl₃产品。逆流洗涤出口洗涤有机相与Dy_Ho分组出口有机相合并，然后用反萃取剂（HW）进行逆流反萃，出口反萃液为Ho_Y_Lu组分稀土。

附图说明，各图中n表示萃取段级数，m表示洗涤段级数，S表示萃取剂有机相，W表示洗涤剂，HW表示反萃取剂，O表示出口空白有机相。

实例1：原料为寻乌稀土矿混合稀土氯化物溶液，其组成见表1之料1，萃取剂有机相为P507煤油溶液，洗涤剂为HCl。细分工艺为Nd_Sm分组，按实施方案1进行分离，其工艺示意如图1。整个工艺的分离结果，出口水相（9）为La_Nd组分稀土，含Sm≤0.1%;出口有机相（10）为Sm_Y_Lu组分稀土，含Nd≤0.1%，处理能力可提高25%。

实例2：原料为定南矿混合稀土氯化物溶液，其组成见表1之原料2，萃取剂有机相为P507煤油溶液，洗涤剂为HCl，细分工艺为Nd_Sm分组，按实施方案2进行分离，其工艺示意如图2，整个工艺的分离结果，出口水机相（9）为La_Nd组分稀土，含Sm≤0.1%;出口有机相（10）为Sm_Y_Lu组分稀土，含Nd≤0.1%，处理能力可提高30%。

实例3：原料为赣县矿混合稀土氯化物溶液，其组成见表1之料3，萃取剂有机相为P507煤油溶液，洗涤剂HCl，细分工艺为Nd_Sm分组，按实施方案3进行分离。其工艺示意如图3，整个工艺的分离结果，出口水相为La_Nd组分稀土，含Sm≤0.1%;出口有机相（10）为Sm_Y_Lu组分稀土，含Nd≤0.1%，处理能力可提高35%。

实例4：原料为龙南矿混合稀土氯化物溶液，其组成见表1之料4，萃取剂有机相为环烷酸、混合醇煤油溶液，洗涤剂HCl细。分工艺为钇和非钇稀土分离。按实施方案4的A或B进行分离，其工艺示意如图4或图5。整个工艺的分离结果，出口水相为YCl₃其品位为99.99%;出口有机相（10）为La_Lu的非钇稀土，含Y≤4%。处理能力可提高15%。

实例5：原料为龙南低钇混合稀土氯化物溶液，其组成见表1之料5萃取剂有机相为P507煤油溶液，洗涤剂HCl。细分工艺为Er_Tm分组，按实施方案5的A或B或C进行分离，其工艺示意如图6或图7或图8。整个工艺的分离结果。出口水相（9）为La_Er组分稀土，含Tm≤0.05%;出口有机相为Er_Lu组分稀土，含Er≤0.1%。处理能力可提高25%。

实例6：原料为富铕中钇混合稀土氯化物溶液，其组成见表1之料6，萃取剂有机相为P507煤油溶液，洗涤剂、反萃取剂均为HCl。按实施方案6进行分离，其工艺见图9。整个工艺可得：La_Nd组分稀土，含Sm≤0.05%;Sm_Tb组分稀土，含Nd≤0.05%，含Dy≤1%;DyCl₃品位为99%;Ho_Y_Lu组分稀土，含Dy≤0.5%。处理能力可提高30%。

实例7：原料为富铕中钇混合稀土氯化物溶液，其组成见表1之料6，萃取剂有机相为P507煤油溶液，洗涤剂、反萃取剂均为HCl。按实施方案7进行分离，其工艺见图10，整工艺可得La_Nd组分稀土，含Sm≤0.05%;Sm_Tb组分稀土，含Nd≤0.05%，含Dy≤1%;DyCl₃品位为99%。Ho_Y_Lu组分稀土，含Dy≤0.5%，处理能力可提高20%。

预分增产萃取法与现有技术相比，增加处理能力，减少化工材料酸碱消耗。节省工业投资，因而分离成本较大幅度下降。本发明可广泛用于稀有金属、有色金属等方面，尤其适用于稀土分离工业的混合稀土萃取分离。

Claims

1、本发明预分增产萃取法，它包括预分工艺和细分工艺，其特征是：

a、首先用较少的级数对多组分原料逆流萃取和/或逆流洗涤进行粗分离为预分工艺，经预分后再用较多级数进行相邻元素间萃取分离为细分工艺；

b、构成预分增产萃取法的细分工艺可以是分馏萃取两出口法，三出口、多出口萃取法，或带支体萃取法等工艺；

c、预分工艺将原料进行粗分离，分成为预分除部分和预分后料，预分后料进入细分工艺进行相邻元素间的萃取分离；预分工艺出口的易萃预分除部分与细分工艺出口有机相合并，预分工艺出口的难萃预分除部分与细分工艺出口水相合并；

d、预分工艺可以出一种预分后料，也可以出两种预分后料，这两种预分后料分别从细分工艺的两个不同级进入细分工艺进行萃取分离。

2、根据权利要求1的方法，其特征是多组分原料中的易萃部分和难萃部分可以在预分工艺中去除，预分工艺为将原料先进行单级或少数几级逆流萃取，萃余液为难萃预分除部分，萃取液再用洗涤剂进行单级或少数几级逆流洗涤，洗涤有机相为易萃预分除部分，洗涤液为预分后料。

3、根据权利要求1的方法，其特征是多组分原料中的易萃部分和难萃部分可以在预分工艺中去除，预分工艺为将原料先进行单级或少几级逆流萃取，萃取液为易萃预分除部分，萃余液再进行单级或少数几级逆流萃取，萃余液为难萃预分除部分，萃取液为预分后料;此萃取液也可以用洗涤剂进行少数几级逆流洗涤，出口的洗涤液和洗涤有机相分别从细分工艺的两个不同级进入细分工艺分离。

4、根据权利要求1的方法，其特征是多组分原料中的易萃部分可以在预分工艺中去除，预分工艺为将原料先进行单级或少数几级逆流萃取，萃余液为预分后料，从细分工艺的某级进入细分工艺;萃取液再用洗涤剂进行单级或少数几级逆流洗涤，洗涤有机相为易萃预分除部分，洗涤液为预分后料以细分工艺的另一级进入细分工艺。

5、根据权利要求1的方法，其特征是多组分原料中的易萃部分可以在预分工艺中去除，预分工艺为先将原料进行单级或少数几级逆流萃取，萃取液为易萃预分除部分;萃余液可以直接作为预分后料，也可以用萃取剂进行少数几级逆流萃取，出口萃取液和萃余液分别从细分工艺的两个不同级进入细分工艺分离。

6、根据权利要求1的方法，其特征多组分原料中的难萃部分可以在预分工艺中去除，预分工艺为先将原料进行单级或少数几级逆流萃取，萃余液为难萃预分除部分;萃取液可以进行如下方法处理。

a、萃取液直接作为预分后料进入细分工艺;

b、萃取液用反萃取剂进行少数几级逆流反萃，反萃液为预分后料进入细分工艺，出口有机相为空白;

c、萃取液用洗涤剂进行少数几级逆流洗涤，洗涤液和洗涤有机相均为预分后料，分别从细分工艺的两个不同级进入细分工艺。

7、根据权利要求2～6所述的实施方案，其特征是根据需要这些实施方案可以相互组合起来构成分离某种多组分原料的一个整体工艺。

8、根据权利要求1所述的方法，萃取分离富铕中钇混合稀土的工艺，以P507体系，或P204体系;或两体系相结合，其特征是将原料进行少数几级逆流萃取I;萃取液再少数几级逆流洗涤，洗涤液进入Dy-Ho分组带支体分离Dy工艺，此工艺支体可得DyCl₃，洗涤有机相与Dy-Ho分组出口有机相合并，进行逆流反萃，反萃液为Ho-Y-Lu稀土;逆流萃取I出口的萃余液再进行少数几级逆流萃取Ⅱ。出口萃取液从Dy-Ho分组的第1级进入，Dy-Ho分组出口水相进入细分工艺Nd-Sm分组;Nd-Sm分组出口有相机为Sm-Tb组分稀土;逆流萃取Ⅱ出口萃余液与Nd-Sm分组出口水相合并，为La-Nd组分稀土。

9、根据权利要求1所术的方法，萃取分离富铕中钇混合稀土的工艺，以P507体系，或P204体系，或两体系相结合，其特征是将原料进行少数几级逆流萃取Ⅰ，萃余液再用少数几级逆流萃取Ⅱ，出口萃取液进入细分工艺Nd-Sm分组，出口萃余液与Nd-Sm分组出口水相合并为La-Nd组分稀土;逆流萃取Ⅰ出口萃取液与Nd-Sm分组出口有机相合并，再进行少数几组逆流洗涤，洗涤液进入细分工艺Dy-Ho分组带支体分离Dy工艺，此工艺出口水相为Sm-Tb组分稀土，支体工艺可得DyCl₃产品;逆流洗涤出口洗涤有机相与Dy-Ho分组的出口有机相合并，用反萃取剂反萃，反萃液为Ho-Y-Lu组分稀土。