CN110343876A - 一种制备高纯铥、高纯镱和高纯镥的方法 - Google Patents

一种制备高纯铥、高纯镱和高纯镥的方法 Download PDF

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Abstract

本发明一种制备高纯铥、高纯镱和高纯镥的方法，以铥镱镥富集物的氯化稀土水溶液为料液，C272为萃取剂，异辛醇为有机相改性剂；由Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系、Tm/Yb满载二进料口分馏萃取分离体系和Yb/Lu二进料口分馏萃取分离体系组成；通过三个分馏萃取分离体系的组合，直接获得5N级氯化铥、5N级氯化镱和5N级氯化镥三种分离产品。本发明具有产品纯度高、稀土元素收率高、酸碱消耗少、工艺流程短、分离成本低等优点。

Description

一种制备高纯铥、高纯镱和高纯镥的方法
技术领域
本发明涉及一种制备高纯铥、高纯镱和高纯镥的方法，具体以铥镱镥富集物的氯化稀土水溶液为料液，C272为萃取剂，异辛醇为有机相改性剂，实现铥、镱和镥三个元素之间的分离，获得5N级氯化铥、5N级氯化镱和5N级氯化镥三种高纯产品。本发明的具体技术领域为分馏萃取法制备高纯铥、高纯镱和高纯镥。
背景技术
铥镱镥富集物是我国南方离子吸附型稀土矿分离过程必定存在的中间产品。毫无疑问，铥镱镥富集物是分离制备铥产品、镱产品和镥产品的主要原料。现有以铥镱镥富集物为原料分离制备单一稀土产品的方法，其铥产品、镱产品和镥产品的纯度均只能达到4N级。5N级铥、5N级镱和5N级镥在高科技领域具有重要用途。但是，稀土萃取分离是以消耗酸和碱为代价的。因此，将4N级的稀土产品提升至5N级，必定需要后续萃取分离工艺来实现分离纯化，同时消耗较高的酸和碱。
本发明针对现有分离铥镱镥富集物的方法存在不足，建立一种高效分离铥镱镥富集物的氯化稀土的方法，直接获得5N级氯化铥、5N级氯化镱和5N级氯化镥。
发明内容
本发明一种制备高纯铥、高纯镱和高纯镥的方法针对现有分离铥镱镥富集物方法存在产品纯度没有达到5N级等不足，提供一种从铥镱镥富集物的氯化稀土水溶液中直接制备5N级氯化铥、5N级氯化镱和5N级氯化镥的方法。
本发明一种制备高纯铥、高纯镱和高纯镥的方法，以铥镱镥富集物的氯化稀土水溶液为料液，二(2,4,4-三甲基戊基)膦酸(简称C272)为萃取剂，异辛醇为有机相改性剂。由三个分馏萃取分离体系组成，分别为Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系、Tm/Yb满载二进料口分馏萃取分离体系和Yb/Lu二进料口分馏萃取分离体系；其中，Tm/Yb满载二进料口分馏萃取分离体系与Yb/Lu二进料口分馏萃取分离体系串联，Tm/Yb满载二进料口分馏萃取分离体系出口有机相获得的负载镱有机相作为Yb/Lu二进料口分馏萃取分离体系的萃取有机相，Yb/Lu二进料口分馏萃取分离体系的出口水相5N级氯化镱水溶液作为Tm/Yb满载二进料口分馏萃取分离体系的洗涤剂；Tm/Yb满载二进料口分馏萃取分离体系的最后1级负载镱有机相直接进入Yb/Lu二进料口分馏萃取分离体系的第1级，Yb/Lu二进料口分馏萃取分离体系的第1级水相5N级氯化镱水溶液直接进入Tm/Yb满载二进料口分馏萃取分离体系的最后1级；通过Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系、Tm/Yb满载二进料口分馏萃取分离体系和Yb/Lu二进料口分馏萃取分离体系的组合，直接获得5N级氯化铥、5N级氯化镱和5N级氯化镥三种分离产品。
Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系开设四个出口。四个出口分别第一出口、第二出口、第三出口和第四出口。第一出口为第1级水相出口，第二出口为萃取段中间水相出口，第三出口为洗涤段中间水相出口，第四出口为最后1级有机相出口。第一出口与第二出口之间为前萃取段，第二出口与进料级之间为后萃取段，进料级与第三出口之间为前洗涤段，第三出口与第四出口之间为后洗涤段。前萃取段和后萃取段合称为萃取段，前洗涤段与后洗涤段合称为洗涤段。Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系的前萃取段实现Tm/Yb分离，Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系的后萃取段实现TmYb/Lu分离，Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系的前洗涤段实现Tm/YbLu分离，Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系的后洗涤段实现Yb/Lu分离。
所述的三个分馏萃取分离体系具体如下：
1)Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系
以2N铥皂化C272有机相为萃取有机相，铥镱镥富集物的氯化稀土水溶液为料液，3.0mol/L HCl为洗涤酸。2N铥皂化C272有机相从第1级进入Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系，铥镱镥富集物的氯化稀土水溶液从进料级进入Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系，3.0mol/L HCl从最后1级进入Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系。从Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系的第一出口获得分离产品2N级氯化铥水溶液，用作Tm/Yb满载二进料口分馏萃取分离体系的第一种料液；从Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系的第二出口获得氯化铥镱水溶液，用作Tm/Yb满载二进料口分馏萃取分离体系的第二种料液；从Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系的第三出口获得氯化镱镥水溶液，用作Yb/Lu二进料口分馏萃取分离体系的第一种料液；从Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系第四出口获得负载2N镥有机相，用作Yb/Lu二进料口分馏萃取分离体系的第二种料液。
2)Tm/Yb满载二进料口分馏萃取分离体系
以5N级铥皂化C272有机相为萃取有机相，来自Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系的第一出口获得的2N级氯化铥水溶液为第一种料液，来自Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系的第二出口获得的氯化铥镱水溶液为第二种料液，来自Yb/Lu二进料口分馏萃取分离体系第1级出口水相获得的5N级氯化镱水溶液为洗涤剂。5N级铥皂化C272有机相从第1级进入Tm/Yb满载二进料口分馏萃取分离体系，来自Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系的第一出口获得的2N级氯化铥水溶液从第一进料口进入Tm/Yb满载二进料口分馏萃取分离体系，来自Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系的第二出口获得的氯化铥镱水溶液从第二进料口进入Tm/Yb满载二进料口分馏萃取分离体系，来自Yb/Lu二进料口分馏萃取分离体系第1级出口水相获得的5N级氯化镱水溶液从最后1级进入Tm/Yb满载二进料口分馏萃取分离体系。从Tm/Yb满载二进料口分馏萃取分离体系的第1级出口水相获得目标分离产品5N级氯化铥水溶液。从Tm/Yb满载二进料口分馏萃取分离体系的最后1级出口有机相获得负载镱有机相，用作Yb/Lu二进料口分馏萃取分离体系的萃取有机相。
3)Yb/Lu二进料口分馏萃取分离体系
以来自Tm/Yb满载二进料口分馏萃取分离体系的最后1级出口有机相获得的负载镱有机相为萃取有机相，来自Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系的第三出口获得的氯化镱镥水溶液为第一种料液，来自Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系第四出口获得的负载2N镥有机相为第二种料液，3.0mol/L HCl为洗涤酸。来自Tm/Yb满载二进料口分馏萃取分离体系的最后1级出口有机相的负载镱有机相从第1级进入Yb/Lu二进料口分馏萃取分离体系，来自Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系的第三出口获得的氯化镱镥水溶液从第一进料口进入Yb/Lu二进料口分馏萃取分离体系，来自Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系第四出口获得的负载2N镥有机相从第二进料口进入Yb/Lu二进料口分馏萃取分离体系，洗涤酸3.0mol/L HCl从最后1级进入Yb/Lu二进料口分馏萃取分离体系。从Yb/Lu二进料口分馏萃取分离体系的第1级出口水相获得目标分离产品5N级氯化镱水溶液，分取5N级氯化镱水溶液用作Tm/Yb满载二进料口分馏萃取分离体系的洗涤剂；从Yb/Lu二进料口分馏萃取分离体系的最后1级出口有机相获得负载5N镥有机相，经以4.0mol/LHCl 12级反萃获得目标分离产品5N级氯化镥水溶液。
所述的C272有机相为萃取剂C272的磺化煤油溶液，其中C272的体积百分数为30％，异辛醇的体积百分数为10％，磺化煤油溶液的体积百分数为60％。使用时，须采用通用的皂化方法实施相应的皂化后获得相应的稀土皂化有机相。
所述的铥镱镥富集物的氯化稀土水溶液的组成为：Er 0.000010g/L～0.000080g/L、Tm 18.0g/L～22.0g/L、Yb 120.0g/L～130.0g/L、Lu 20.0g/L～26.0g/L。
所述的5N级氯化铥水溶液的组成为：Er 0.00010g/L～0.00080g/L、Tm 160.0g/L～165.0g/L、Yb 0.00030g/L～0.00070g/L、Lu 0.000010g/L～0.000030g/L。
所述的5N级氯化镱水溶液的组成为：Er 0.000010g/L～0.000030g/L、Tm0.00010g/L～0.00050g/L、Yb 160.0g/L～170.0g/L、Lu 0.00020g/L～0.00090g/L。
所述的5N级氯化镥水溶液的组成为：Er 0.000010g/L～0.000030g/L、Tm0.00020g/L～0.00060g/L、Yb 0.00030g/L～0.00090g/L、Lu 160.0g/L～170.0g/L。
本发明的有益效果：1)目标分离产品的稀土纯度高。本发明同时获得相对纯度为99.9990％～99.9997％的5N级氯化铥水溶液，相对纯度为99.9991％～99.9998％的5N级氯化镱水溶液，相对纯度为99.9990％～99.9997％的5N级氯化镥水溶液。2)稀土元素的收率高。铥的收率为95％～97％，镱的收率为97％～99％，镥的收率为95％～97％。3)制备方法的酸碱消耗少。Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系充分利用了分离功，降低了酸碱消耗；Tm/Yb满载二进料口分馏萃取分离体系和Yb/Lu二进料口分馏萃取分离体系的分离效率高，降低了酸碱消耗；Tm/Yb满载二进料口分馏萃取分离体系与Yb/Lu二进料口分馏萃取分离体系串联，节约了Tm/Yb满载二进料口分馏萃取分离体系的洗涤酸的消耗，节约了Yb/Lu二进料口分馏萃取分离体系的皂化碱的消耗；不需要进一步提纯，直接获得5N级氯化铥、5N级氯化镱和5N级氯化镥，节约了相应的分离纯化的酸碱消耗。与现有溶剂萃取法分离铥镱镥富集物和制备5N级镱的流程相比较，酸碱消耗下降40％左右。4)制备方法的工艺流程短。直接获得5N级氯化铥、5N级氯化镱和5N级氯化镥，不需要进一步的分离纯化工艺。5)制备方法的分离成本低。酸碱消耗降低幅度大，工艺流程短，从而降低了分离成本。
附图说明
图1：本发明一种制备高纯铥、高纯镱和高纯镥的方法的工艺流程示意图。
其中，LOP表示负载有机相，W表示洗涤剂。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明一种制备高纯铥、高纯镱和高纯镥的方法作进一步描述。
实施例1
C272有机相为萃取剂C272的磺化煤油溶液，其中C272的体积百分数为30％，异辛醇的体积百分数为10％，磺化煤油溶液的体积百分数为60％。使用时，须采用通用的皂化方法实施相应的皂化后获得相应的稀土皂化有机相。
铥镱镥富集物的氯化稀土水溶液的组成为：Er 0.000080g/L、Tm 18.0g/L、Yb120.0g/L、Lu 26.0g/L。
1)Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系
以2N铥皂化C272有机相为萃取有机相，铥镱镥富集物的氯化稀土水溶液为料液，3.0mol/L HCl为洗涤酸。2N铥皂化C272有机相从第1级进入Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系，铥镱镥富集物的氯化稀土水溶液从第50级进入Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系，3.0mol/L HCl从第82级进入Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系。从Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系的第一出口第1级获得分离产品2N级氯化铥水溶液，用作Tm/Yb满载二进料口分馏萃取分离体系的第一种料液；从Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系的第二出口第16级获得氯化铥镱水溶液，用作Tm/Yb满载二进料口分馏萃取分离体系的第二种料液；从Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系的第三出口第66级获得氯化镱镥水溶液，用作Yb/Lu二进料口分馏萃取分离体系的第一种料液；从Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系第四出口第82级获得负载2N镥有机相，用作Yb/Lu二进料口分馏萃取分离体系的第二种料液。
2)Tm/Yb满载二进料口分馏萃取分离体系
以5N级铥皂化C272有机相为萃取有机相，来自Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系的第一出口获得的2N级氯化铥水溶液为第一种料液，来自Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系的第二出口获得的氯化铥镱水溶液为第二种料液，来自Yb/Lu二进料口分馏萃取分离体系第1级出口水相获得的5N级氯化镱水溶液为洗涤剂。5N级铥皂化C272有机相从第1级进入Tm/Yb满载二进料口分馏萃取分离体系，来自Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系的第一出口获得的2N级氯化铥水溶液从第一进料口第15级进入Tm/Yb满载二进料口分馏萃取分离体系，来自Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系的第二出口获得的氯化铥镱水溶液从第二进料口第30级进入Tm/Yb满载二进料口分馏萃取分离体系，来自Yb/Lu二进料口分馏萃取分离体系第1级出口水相获得的5N级氯化镱水溶液从第80级进入Tm/Yb满载二进料口分馏萃取分离体系。从Tm/Yb满载二进料口分馏萃取分离体系的第1级出口水相获得目标分离产品5N级氯化铥水溶液。从Tm/Yb满载二进料口分馏萃取分离体系的第80级出口有机相获得负载镱有机相，用作Yb/Lu二进料口分馏萃取分离体系的萃取有机相。
3)Yb/Lu二进料口分馏萃取分离体系
以来自Tm/Yb满载二进料口分馏萃取分离体系的最后1级出口有机相获得的负载镱有机相为萃取有机相，来自Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系的第三出口获得的氯化镱镥水溶液为第一种料液，来自Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系第四出口获得的负载2N镥有机相为第二种料液，3.0mol/L HCl为洗涤酸。来自Tm/Yb满载二进料口分馏萃取分离体系的最后1级出口有机相的负载镱有机相从第1级进入Yb/Lu二进料口分馏萃取分离体系，来自Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系的第三出口获得的氯化镱镥水溶液从第一进料口第50级进入Yb/Lu二进料口分馏萃取分离体系，来自Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系第四出口获得的负载2N镥有机相从第二进料口第73级进入Yb/Lu二进料口分馏萃取分离体系，洗涤酸3.0mol/L HCl从第106级进入Yb/Lu二进料口分馏萃取分离体系。从Yb/Lu二进料口分馏萃取分离体系的第1级出口水相获得目标分离产品5N级氯化镱水溶液，分取5N级氯化镱水溶液用作Tm/Yb满载二进料口分馏萃取分离体系的洗涤剂；从Yb/Lu二进料口分馏萃取分离体系的第106级出口有机相获得负载5N镥有机相，经以4.0mol/L HCl 12级反萃获得目标分离产品5N级氯化镥水溶液。
分离产品5N级氯化铥水溶液的组成为：Er 0.00080g/L、Tm 160.0g/L、Yb0.00070g/L、Lu 0.000030g/L。5N级氯化铥水溶液的相对纯度为99.9990％。铥的收率为97％。
分离产品5N级氯化镱水溶液的组成为：Er 0.000030g/L、Tm 0.00050g/L、Yb160.0g/L、Lu 0.00090g/L。5N级氯化镱水溶液的相对纯度为99.9991％。镱的收率为99％。
分离产品5N级氯化镥水溶液的组成为：Er 0.000010g/L、Tm 0.00020g/L、Yb0.00030g/L、Lu 170.0g/L。5N级氯化镥水溶液的相对纯度为99.9997％。镥的收率为95％。
实施例2
C272有机相为萃取剂C272的磺化煤油溶液，其中C272的体积百分数为30％，异辛醇的体积百分数为10％，磺化煤油溶液的体积百分数为60％。使用时，须采用通用的皂化方法实施相应的皂化后获得相应的稀土皂化有机相。
铥镱镥富集物的氯化稀土水溶液的组成为：Er 0.000050g/L、Tm 20.0g/L、Yb125.0g/L、Lu 23.0g/L。
1)Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系
以2N铥皂化C272有机相为萃取有机相，铥镱镥富集物的氯化稀土水溶液为料液，3.0mol/L HCl为洗涤酸。2N铥皂化C272有机相从第1级进入Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系，铥镱镥富集物的氯化稀土水溶液从第52级进入Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系，3.0mol/L HCl从第84级进入Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系。从Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系的第一出口第1级获得分离产品2N级氯化铥水溶液，用作Tm/Yb满载二进料口分馏萃取分离体系的第一种料液；从Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系的第二出口第16级获得氯化铥镱水溶液，用作Tm/Yb满载二进料口分馏萃取分离体系的第二种料液；从Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系的第三出口第68级获得氯化镱镥水溶液，用作Yb/Lu二进料口分馏萃取分离体系的第一种料液；从Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系第四出口第84级获得负载2N镥有机相，用作Yb/Lu二进料口分馏萃取分离体系的第二种料液。
2)Tm/Yb满载二进料口分馏萃取分离体系
以5N级铥皂化C272有机相为萃取有机相，来自Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系的第一出口获得的2N级氯化铥水溶液为第一种料液，来自Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系的第二出口获得的氯化铥镱水溶液为第二种料液，来自Yb/Lu二进料口分馏萃取分离体系第1级出口水相获得的5N级氯化镱水溶液为洗涤剂。5N级铥皂化C272有机相从第1级进入Tm/Yb满载二进料口分馏萃取分离体系，来自Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系的第一出口获得的2N级氯化铥水溶液从第一进料口第15级进入Tm/Yb满载二进料口分馏萃取分离体系，来自Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系的第二出口获得的氯化铥镱水溶液从第二进料口第30级进入Tm/Yb满载二进料口分馏萃取分离体系，来自Yb/Lu二进料口分馏萃取分离体系第1级出口水相获得的5N级氯化镱水溶液从第80级进入Tm/Yb满载二进料口分馏萃取分离体系。从Tm/Yb满载二进料口分馏萃取分离体系的第1级出口水相获得目标分离产品5N级氯化铥水溶液。从Tm/Yb满载二进料口分馏萃取分离体系的第80级出口有机相获得负载镱有机相，用作Yb/Lu二进料口分馏萃取分离体系的萃取有机相。
3)Yb/Lu二进料口分馏萃取分离体系
以来自Tm/Yb满载二进料口分馏萃取分离体系的最后1级出口有机相获得的负载镱有机相为萃取有机相，来自Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系的第三出口获得的氯化镱镥水溶液为第一种料液，来自Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系第四出口获得的负载2N镥有机相为第二种料液，3.0mol/L HCl为洗涤酸。来自Tm/Yb满载二进料口分馏萃取分离体系的最后1级出口有机相的负载镱有机相从第1级进入Yb/Lu二进料口分馏萃取分离体系，来自Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系的第三出口获得的氯化镱镥水溶液从第一进料口第49级进入Yb/Lu二进料口分馏萃取分离体系，来自Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系第四出口获得的负载2N镥有机相从第二进料口第69级进入Yb/Lu二进料口分馏萃取分离体系，洗涤酸3.0mol/L HCl从第96级进入Yb/Lu二进料口分馏萃取分离体系。从Yb/Lu二进料口分馏萃取分离体系的第1级出口水相获得目标分离产品5N级氯化镱水溶液，分取5N级氯化镱水溶液用作Tm/Yb满载二进料口分馏萃取分离体系的洗涤剂；从Yb/Lu二进料口分馏萃取分离体系的第96级出口有机相获得负载5N镥有机相，经以4.0mol/LHCl 12级反萃获得目标分离产品5N级氯化镥水溶液。
分离产品5N级氯化铥水溶液的组成为：Er 0.00040g/L、Tm 163.0g/L、Yb0.00050g/L、Lu 0.000020g/L。5N级氯化铥水溶液的相对纯度为99.9994％。铥的收率为96％。
分离产品5N级氯化镱水溶液的组成为：Er 0.000020g/L、Tm 0.00030g/L、Yb165.0g/L、Lu 0.00050g/L。5N级氯化镱水溶液的相对纯度为99.9995％。镱的收率为98％。
分离产品5N级氯化镥水溶液的组成为：Er 0.000020g/L、Tm 0.00040g/L、Yb0.00050g/L、Lu 165.0g/L。5N级氯化镥水溶液的相对纯度为99.9994％。镥的收率为96％。
实施例3
C272有机相为萃取剂C272的磺化煤油溶液，其中C272的体积百分数为30％，异辛醇的体积百分数为10％，磺化煤油溶液的体积百分数为60％。使用时，须采用通用的皂化方法实施相应的皂化后获得相应的稀土皂化有机相。
铥镱镥富集物的氯化稀土水溶液的组成为：Er 0.000010g/L、Tm 22.0g/L、Yb130.0g/L、Lu 20.0g/L。
1)Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系
以2N铥皂化C272有机相为萃取有机相，铥镱镥富集物的氯化稀土水溶液为料液，3.0mol/L HCl为洗涤酸。2N铥皂化C272有机相从第1级进入Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系，铥镱镥富集物的氯化稀土水溶液从第54级进入Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系，3.0mol/L HCl从第86级进入Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系。从Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系的第一出口第1级获得分离产品2N级氯化铥水溶液，用作Tm/Yb满载二进料口分馏萃取分离体系的第一种料液；从Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系的第二出口第16级获得氯化铥镱水溶液，用作Tm/Yb满载二进料口分馏萃取分离体系的第二种料液；从Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系的第三出口第70级获得氯化镱镥水溶液，用作Yb/Lu二进料口分馏萃取分离体系的第一种料液；从Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系第四出口第86级获得负载2N镥有机相，用作Yb/Lu二进料口分馏萃取分离体系的第二种料液。
2)Tm/Yb满载二进料口分馏萃取分离体系
以5N级铥皂化C272有机相为萃取有机相，来自Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系的第一出口获得的2N级氯化铥水溶液为第一种料液，来自Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系的第二出口获得的氯化铥镱水溶液为第二种料液，来自Yb/Lu二进料口分馏萃取分离体系第1级出口水相获得的5N级氯化镱水溶液为洗涤剂。5N级铥皂化C272有机相从第1级进入Tm/Yb满载二进料口分馏萃取分离体系，来自Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系的第一出口获得的2N级氯化铥水溶液从第一进料口第15级进入Tm/Yb满载二进料口分馏萃取分离体系，来自Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系的第二出口获得的氯化铥镱水溶液从第二进料口第30级进入Tm/Yb满载二进料口分馏萃取分离体系，来自Yb/Lu二进料口分馏萃取分离体系第1级出口水相获得的5N级氯化镱水溶液从第80级进入Tm/Yb满载二进料口分馏萃取分离体系。从Tm/Yb满载二进料口分馏萃取分离体系的第1级出口水相获得目标分离产品5N级氯化铥水溶液。从Tm/Yb满载二进料口分馏萃取分离体系的第80级出口有机相获得负载镱有机相，用作Yb/Lu二进料口分馏萃取分离体系的萃取有机相。
3)Yb/Lu二进料口分馏萃取分离体系
以来自Tm/Yb满载二进料口分馏萃取分离体系的最后1级出口有机相获得的负载镱有机相为萃取有机相，来自Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系的第三出口获得的氯化镱镥水溶液为第一种料液，来自Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系第四出口获得的负载2N镥有机相为第二种料液，3.0mol/L HCl为洗涤酸。来自Tm/Yb满载二进料口分馏萃取分离体系的最后1级出口有机相的负载镱有机相从第1级进入Yb/Lu二进料口分馏萃取分离体系，来自Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系的第三出口获得的氯化镱镥水溶液从第一进料口第48级进入Yb/Lu二进料口分馏萃取分离体系，来自Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系第四出口获得的负载2N镥有机相从第二进料口第67级进入Yb/Lu二进料口分馏萃取分离体系，洗涤酸3.0mol/L HCl从第89级进入Yb/Lu二进料口分馏萃取分离体系。从Yb/Lu二进料口分馏萃取分离体系的第1级出口水相获得目标分离产品5N级氯化镱水溶液，分取5N级氯化镱水溶液用作Tm/Yb满载二进料口分馏萃取分离体系的洗涤剂；从Yb/Lu二进料口分馏萃取分离体系的第89级出口有机相获得负载5N镥有机相，经以4.0mol/LHCl 12级反萃获得目标分离产品5N级氯化镥水溶液。
分离产品5N级氯化铥水溶液的组成为：Er 0.00010g/L、Tm 165.0g/L、Yb0.00030g/L、Lu 0.000010g/L。5N级氯化铥水溶液的相对纯度为99.9997％。铥的收率为95％。
分离产品5N级氯化镱水溶液的组成为：Er 0.000010g/L、Tm 0.00010g/L、Yb170.0g/L、Lu 0.00020g/L。5N级氯化镱水溶液的相对纯度为99.9998％。镱的收率为97％。
分离产品5N级氯化镥水溶液的组成为：Er 0.000030g/L、Tm 0.00060g/L、Yb0.00090g/L、Lu 160.0g/L。5N级氯化镥水溶液的相对纯度为99.9990％。镥的收率为97％。

Claims (6)

1.一种制备高纯铥、高纯镱和高纯镥的方法，其特征在于：所述的方法以铥镱镥富集物的氯化稀土水溶液为料液，C272为萃取剂，异辛醇为有机相改性剂；由三个分馏萃取分离体系组成，分别为Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系、Tm/Yb满载二进料口分馏萃取分离体系和Yb/Lu二进料口分馏萃取分离体系；其中，Tm/Yb满载二进料口分馏萃取分离体系与Yb/Lu二进料口分馏萃取分离体系串联，Tm/Yb满载二进料口分馏萃取分离体系的最后1级负载镱有机相直接进入Yb/Lu二进料口分馏萃取分离体系的第1级，Yb/Lu二进料口分馏萃取分离体系的第1级水相5N级氯化镱水溶液直接进入Tm/Yb满载二进料口分馏萃取分离体系的最后1级；通过Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系、Tm/Yb满载二进料口分馏萃取分离体系和Yb/Lu二进料口分馏萃取分离体系的组合，直接获得5N级氯化铥、5N级氯化镱和5N级氯化镥三种分离产品；
Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系开设四个出口；四个出口分别第一出口、第二出口、第三出口和第四出口；第一出口为第1级水相出口，第二出口为萃取段中间水相出口，第三出口为洗涤段中间水相出口，第四出口为最后1级有机相出口；第一出口与第二出口之间为前萃取段，第二出口与进料级之间为后萃取段，进料级与第三出口之间为前洗涤段，第三出口与第四出口之间为后洗涤段；前萃取段和后萃取段合称为萃取段，前洗涤段与后洗涤段合称为洗涤段；Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系的前萃取段实现Tm/Yb分离，Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系的后萃取段实现TmYb/Lu分离，Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系的前洗涤段实现Tm/YbLu分离，Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系的后洗涤段实现Yb/Lu分离；
所述的三个分馏萃取分离体系具体如下：
1)Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系
以2N铥皂化C272有机相为萃取有机相，铥镱镥富集物的氯化稀土水溶液为料液，3.0mol/L HCl为洗涤酸；2N铥皂化C272有机相从第1级进入Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系，铥镱镥富集物的氯化稀土水溶液从进料级进入Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系，3.0mol/L HCl从最后1级进入Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系；从Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系的第一出口获得分离产品2N级氯化铥水溶液，用作Tm/Yb满载二进料口分馏萃取分离体系的第一种料液；从Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系的第二出口获得氯化铥镱水溶液，用作Tm/Yb满载二进料口分馏萃取分离体系的第二种料液；从Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系的第三出口获得氯化镱镥水溶液，用作Yb/Lu二进料口分馏萃取分离体系的第一种料液；从Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系第四出口获得负载2N镥有机相，用作Yb/Lu二进料口分馏萃取分离体系的第二种料液；
2)Tm/Yb满载二进料口分馏萃取分离体系
以5N级铥皂化C272有机相为萃取有机相，来自Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系的第一出口获得的2N级氯化铥水溶液为第一种料液，来自Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系的第二出口获得的氯化铥镱水溶液为第二种料液，来自Yb/Lu二进料口分馏萃取分离体系第1级出口水相获得的5N级氯化镱水溶液为洗涤剂；5N级铥皂化C272有机相从第1级进入Tm/Yb满载二进料口分馏萃取分离体系，来自Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系的第一出口获得的2N级氯化铥水溶液从第一进料口进入Tm/Yb满载二进料口分馏萃取分离体系，来自Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系的第二出口获得的氯化铥镱水溶液从第二进料口进入Tm/Yb满载二进料口分馏萃取分离体系，来自Yb/Lu二进料口分馏萃取分离体系第1级出口水相获得的5N级氯化镱水溶液从最后1级进入Tm/Yb满载二进料口分馏萃取分离体系；从Tm/Yb满载二进料口分馏萃取分离体系的第1级出口水相获得目标分离产品5N级氯化铥水溶液；从Tm/Yb满载二进料口分馏萃取分离体系的最后1级出口有机相获得负载镱有机相，用作Yb/Lu二进料口分馏萃取分离体系的萃取有机相；
3)Yb/Lu二进料口分馏萃取分离体系
以来自Tm/Yb满载二进料口分馏萃取分离体系的最后1级出口有机相获得的负载镱有机相为萃取有机相，来自Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系的第三出口获得的氯化镱镥水溶液为第一种料液，来自Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系第四出口获得的负载2N镥有机相为第二种料液，3.0mol/L HCl为洗涤酸；来自Tm/Yb满载二进料口分馏萃取分离体系的最后1级出口有机相的负载镱有机相从第1级进入Yb/Lu二进料口分馏萃取分离体系，来自Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系的第三出口获得的氯化镱镥水溶液从第一进料口进入Yb/Lu二进料口分馏萃取分离体系，来自Tm/TmYb/YbLu/Lu四出口分馏萃取分离体系第四出口获得的负载2N镥有机相从第二进料口进入Yb/Lu二进料口分馏萃取分离体系，洗涤酸3.0mol/L HCl从最后1级进入Yb/Lu二进料口分馏萃取分离体系；从Yb/Lu二进料口分馏萃取分离体系的第1级出口水相获得目标分离产品5N级氯化镱水溶液，分取5N级氯化镱水溶液用作Tm/Yb满载二进料口分馏萃取分离体系的洗涤剂；从Yb/Lu二进料口分馏萃取分离体系的最后1级出口有机相获得负载5N镥有机相，经以4.0mol/L HCl 12级反萃获得目标分离产品5N级氯化镥水溶液。
2.根据权利要求1所述的一种制备高纯铥、高纯镱和高纯镥的方法，其特征在于：所述的C272有机相为萃取剂C272的磺化煤油溶液，其中C272的体积百分数为30％，异辛醇的体积百分数为10％，磺化煤油溶液的体积百分数为60％；使用时，须采用通用的皂化方法实施相应的皂化后获得相应的稀土皂化有机相。
3.根据权利要求1所述的一种制备高纯铥、高纯镱和高纯镥的方法，其特征在于：所述的铥镱镥富集物的氯化稀土水溶液的组成为：Er 0.000010g/L～0.000080g/L、Tm 18.0g/L～22.0g/L、Yb 120.0g/L～130.0g/L、Lu 20.0g/L～26.0g/L。
4.根据权利要求1所述的一种制备高纯铥、高纯镱和高纯镥的方法，其特征在于：所述的5N级氯化铥水溶液的组成为：Er 0.00010g/L～0.00080g/L、Tm 160.0g/L～165.0g/L、Yb0.00030g/L～0.00070g/L、Lu 0.000010g/L～0.000030g/L。
5.根据权利要求1所述的一种制备高纯铥、高纯镱和高纯镥的方法，其特征在于：所述的5N级氯化镱水溶液的组成为：Er 0.000010g/L～0.000030g/L、Tm 0.00010g/L～0.00050g/L、Yb 160.0g/L～170.0g/L、Lu 0.00020g/L～0.00090g/L。
6.根据权利要求1所述的一种制备高纯铥、高纯镱和高纯镥的方法，其特征在于：所述的5N级氯化镥水溶液的组成为：Er 0.000010g/L～0.000030g/L、Tm 0.00020g/L～0.00060g/L、Yb 0.00030g/L～0.00090g/L、Lu 160.0g/L～170.0g/L。
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