CN110790296B - 一种制备5n级硝酸钙溶液的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种制备5N级硝酸钙溶液的方法以工业级硝酸钙水溶液为料液、P229为萃取剂，由满载分馏萃取分离NaMgCa/CaBaPbAlFe、满载分馏萃取分离NaMg/Ca和分馏萃取分离Ca/BaPbAlFe三个步骤组成，分离除去料液中的钠、镁、钡、铅、铝、铁等金属元素杂质，以及分离除去氯、硅、硫等非金属元素杂质，制备5N级硝酸钙溶液。目标产品5N级硝酸钙溶液的纯度为99.9990％～99.9997％，工业级硝酸钙水溶液中钙的收率为96％～98％。本发明具有产品纯度高、钙的收率高、试剂消耗少、分离效率高、工艺流程短、生产成本低等优点。
Description
技术领域
本发明一种制备5N级硝酸钙溶液的方法，具体涉及以工业级硝酸钙水溶液为料液、P229为萃取剂，分离除去料液中的钠、镁、钡、铅、铝、铁等金属元素，以及分离除去氯、硅、硫等非金属元素，制备5N级硝酸钙溶液。本发明的具体技术领域为5N级硝酸钙的制备。
背景技术
5N级硝酸钙是制备其他5N级钙产品和5N级钙基材料的基础原料之一，但是目前尚无制备5N级硝酸钙的方法。
本发明针对目前尚无制备5N级硝酸钙的方法，建立一种以工业级硝酸钙水溶液为料液制备5N级硝酸钙溶液的方法。工业级硝酸钙水溶液主要杂质有钠、镁、钡、铅、铝、铁等金属元素杂质，以及氯、硅、硫等非金属元素杂质。
发明内容
本发明一种制备5N级硝酸钙溶液的方法针对目前尚无制备5N级硝酸钙的方法，提供一种以工业级硝酸钙水溶液为料液制备5N级硝酸钙的方法。
本发明一种制备5N级硝酸钙溶液的方法，以工业级硝酸钙水溶液为料液、二(2-乙基己基)膦酸(简称P229)为萃取剂，分离除去料液中的钠、镁、钡、铅、铝、铁等金属元素杂质，以及分离除去氯、硅、硫等非金属元素杂质，制备5N级硝酸钙溶液。
本发明一种制备5N级硝酸钙溶液的方法由3个步骤组成，分别为满载分馏萃取分离NaMgCa/CaBaPbAlFe、满载分馏萃取分离NaMg/Ca和分馏萃取分离Ca/BaPbAlFe；满载分馏萃取分离NaMgCa/CaBaPbAlFe的萃取段实现NaCa/BaPbAlFe分离，洗涤段实现NaMg/CaBaPbAlFe分离；满载分馏萃取分离NaMgCa/CaBaPbAlFe以满载分馏萃取分离NaMg/Ca进料级获得的平衡负载P229有机相为萃取有机相，分馏萃取分离Ca/BaPbAlFe进料级获得的平衡水相为洗涤剂。满载分馏萃取分离NaMg/Ca与分馏萃取分离Ca/BaPbAlFe直接串联；满载分馏萃取分离NaMg/Ca的出口有机相用作分馏萃取分离Ca/BaPbAlFe的萃取有机相，直接进入分馏萃取分离Ca/BaPbAlFe的第1级；分馏萃取分离Ca/BaPbAlFe的第1级出口水相用作满载分馏萃取分离NaMg/Ca的洗涤剂。
本发明一种制备5N级硝酸钙溶液的方法的3个步骤具体如下：
步骤1：满载分馏萃取分离NaMgCa/CaBaPbAlFe
步骤1为满载分馏萃取分离NaMgCa/CaBaPbAlFe，萃取段实现NaCa/BaPbAlFe分离，洗涤段实现NaMg/CaBaPbAlFe分离。以步骤2之NaMg/Ca满载分馏萃取体系进料级获得的平衡负载P229有机相为萃取有机相，工业级硝酸钙水溶液为料液，步骤3之Ca/BaPbAlFe分馏萃取体系进料级获得的平衡水相为洗涤剂。步骤2之NaMg/Ca满载分馏萃取体系进料级获得的平衡负载P229有机相从第1级进入NaMgCa/CaBaPbAlFe满载分馏萃取体系，工业级硝酸钙水溶液从进料级进入NaMgCa/CaBaPbAlFe满载分馏萃取体系，步骤3之Ca/BaPbAlFe分馏萃取体系进料级获得的平衡水相从最后1级进入NaMgCa/CaBaPbAlFe满载分馏萃取体系。从NaMgCa/CaBaPbAlFe满载分馏萃取体系第1级出口水相获得含Na、Mg、Cl、Si和S的硝酸钙溶液，用作步骤2满载分馏萃取分离NaMg/Ca的料液；从NaMgCa/CaBaPbAlFe满载分馏萃取体系最后1级出口有机相获得负载钙钡铅铝铁的P229有机相，用作步骤3分馏萃取分离Ca/BaPbAlFe的料液。
步骤2：满载分馏萃取分离NaMg/Ca
步骤2为满载分馏萃取分离NaMg/Ca，分离除去硝酸钙溶液中的金属杂质钠和镁，以及非金属元素氯、硅和硫。以氨皂化P229有机相为萃取有机相，步骤1之NaMgCa/CaBaPbAlFe满载分馏萃取体系第1级出口水相获得的含Na、Mg、Cl、Si和S的硝酸钙溶液为料液，步骤3之Ca/BaPbAlFe分馏萃取体系第1级出口水相获得的5N级硝酸钙溶液为洗涤剂。氨皂化P229有机相为萃取有机相从第1级进入NaMg/Ca满载分馏萃取体系，步骤1之NaMgCa/CaBaPbAlFe满载分馏萃取体系第1级出口水相获得的含Na、Mg、Cl、Si和S的硝酸钙溶液从进料级进入NaMg/Ca满载分馏萃取体系，步骤3之Ca/BaPbAlFe分馏萃取体系第1级出口水相获得的5N级硝酸钙溶液从最后1级进入NaMg/Ca满载分馏萃取体系。从NaMg/Ca满载分馏萃取体系第1级出口水相获得含Cl、Si和S的硝酸钠和硝酸镁混合溶液；分取NaMg/Ca满载分馏萃取体系进料级的平衡负载P229有机相，用作步骤1满载分馏萃取分离NaMgCa/CaBaPbAlFe的萃取有机相；从NaMg/Ca满载分馏萃取体系最后1级出口有机相获得负载钙的P229有机相，用作步骤3分馏萃取分离Ca/BaPbAlFe的萃取有机相。
步骤3：分馏萃取分离Ca/BaPbAlFe
步骤3为分馏萃取分离Ca/BaPbAlFe，实现钙与钡、铅、铝、铁的分离。以步骤2之NaMg/Ca满载分馏萃取体系最后1级获得的负载钙的P229有机相为萃取有机相，步骤1之NaMgCa/CaBaPbAlFe满载分馏萃取体系最后1级获得的负载钙钡铅铝铁的P229有机相为料液，6.0mol/L硝酸为洗涤酸。步骤2之NaMg/Ca满载分馏萃取体系最后1级获得的负载钙的P229有机相从第1级进入Ca/BaPbAlFe分馏萃取体系，步骤1之NaMgCa/CaBaPbAlFe满载分馏萃取体系最后1级获得的负载钙钡铅铝铁的P229有机相从进料级进入Ca/BaPbAlFe分馏萃取体系，6.0mol/L硝酸洗涤酸从最后1级进入Ca/BaPbAlFe分馏萃取体系。从Ca/BaPbAlFe分馏萃取体系第1级出口水相获得目标产品5N级硝酸钙溶液，分取5N级硝酸钙溶液用作步骤2之NaMg/Ca满载分馏萃取体系的洗涤剂；分取Ca/BaPbAlFe分馏萃取体系进料级的平衡水相，用作步骤1满载分馏萃取分离NaMgCa/CaBaPbAlFe的洗涤剂；从Ca/BaPbAlFe分馏萃取体系最后1级出口有机相获得负载钙铅铝铁的P229有机相。
所述的P229有机相为P229的煤油溶液，其中P229的浓度为1.0mol/L。使用时，采用氨水对P229有机相进行皂化而获得氨皂化P229有机相。
所述的工业级硝酸钙水溶液中的元素浓度分别为：Cl 0.010g/L～0.050g/L、Si0.0010g/L～0.0050g/L、S 0.0010g/L～0.0050g/L、Na 0.10g/L～0.30g/L、Mg 0.10g/L～0.50g/L、Ca 118.0g/L～122.0g/L、Ba 0.10g/L～0.30g/L、Pb 0.0010g/L～0.0050g/L、Al0.010g/L～0.050g/L、Fe 0.010g/L～0.050g/L。
所述的5N级硝酸钙溶液中的元素浓度分别为：Cl 0.000010g/L～0.000030g/L、Si0.000010g/L～0.000030g/L、S 0.000010g/L～0.000030g/L、Na 0.000010g/L～0.000030g/L、Mg 0.00010g/L～0.00050g/L、Ca 118.0g/L～122.0g/L、Ba 0.00010g/L～0.00030g/L、Pb 0.000010g/L～0.000030g/L、Al 0.000010g/L～0.000030g/L、Fe0.000010g/L～0.000030g/L。
本发明的有益效果：1)从工业级硝酸钙水溶液中直接获得5N级硝酸钙溶液。5N级硝酸钙溶液通过浓缩结晶或沉淀等后处理，可以获得5N级硝酸钙晶体、5N级氟化钙晶体等一系列5N级含钙化合物。2)产品纯度高，钙的收率高：目标产品5N级硝酸钙溶液的纯度为99.9990％～99.9997％，工业级硝酸钙水溶液中钙的收率为96％～98％。3)试剂消耗少：满载分馏萃取分离NaMg/Ca的出口有机相用作分馏萃取分离Ca/BaPbAlFe的萃取有机相，直接进入分馏萃取分离Ca/BaPbAlFe的第1级，节约了分馏萃取分离Ca/BaPbAlFe的皂化碱。分馏萃取分离Ca/BaPbAlFe的第1级出口水相用作满载分馏萃取分离NaMg/Ca的洗涤剂，节约了满载分馏萃取分离NaMg/Ca的洗涤酸。4)分离效率高：3个分离步骤(满载分馏萃取分离NaMgCa/CaBaPbAlFe、满载分馏萃取分离NaMg/Ca、分馏萃取分离Ca/BaPbAlFe)分离除去了工业级硝酸钙水溶液中的钠、镁、钡、铅、铝、铁等金属杂质，以及氯、硅、硫等非金属杂质。5)工艺流程短：从工业级硝酸钙水溶液制备5N级硝酸钙的方法由3个分离步骤组成。满载分馏萃取分离NaMgCa/CaBaPbAlFe以满载分馏萃取分离NaMg/Ca进料级获得的平衡负载P229有机相为萃取有机相，因此满载分馏萃取分离NaMgCa/CaBaPbAlFe不需要皂化段；分馏萃取分离Ca/BaPbAlFe进料级获得的平衡水相为洗涤剂，因此满载分馏萃取分离NaMgCa/CaBaPbAlFe不需要反萃段。满载分馏萃取分离NaMgCa/CaBaPbAlFe与满载分馏萃取分离NaMg/Ca共享一个皂化段。满载分馏萃取分离NaMg/Ca的出口有机相用作分馏萃取分离Ca/BaPbAlFe的萃取有机相，因此分馏萃取分离Ca/BaPbAlFe不需要皂化段。满载分馏萃取分离NaMg/Ca的出口有机相用作分馏萃取分离Ca/BaPbAlFe的萃取有机相，因此满载分馏萃取分离NaMg/Ca不需要反萃段。6)生产成本低：分离效率高，工艺流程短，试剂消耗少。
附图说明
图1：本发明一种制备5N级硝酸钙溶液的方法的工艺流程示意图。
图1中，LOP表示负载有机相；W表示洗涤剂；5N Ca表示5N级硝酸钙溶液；A表示元素Ba、Pb、Al和Fe的集合，即A＝BaPbAlFe；B表示元素Na和Mg的集合，即B＝NaMg。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明一种制备5N级硝酸钙溶液的方法作进一步描述。
实施例1
P229有机相为P229的煤油溶液，其中P229的浓度为1.0mol/L。使用时，采用氨水对P229有机相进行皂化而获得氨皂化P229有机相。
工业级硝酸钙水溶液中的元素浓度分别为：Cl 0.010g/L、Si 0.0010g/L、S0.0010g/L、Na 0.10g/L、Mg 0.10g/L、Ca 118.0g/L、Ba 0.10g/L、Pb 0.0010g/L、Al0.010g/L、Fe 0.010g/L。
步骤1：满载分馏萃取分离NaMgCa/CaBaPbAlFe
以步骤2之NaMg/Ca满载分馏萃取体系第22级获得的平衡负载P229有机相为萃取有机相，工业级硝酸钙水溶液为料液，步骤3之Ca/BaPbAlFe分馏萃取体系第26级获得的平衡水相为洗涤剂。步骤2之NaMg/Ca满载分馏萃取体系第22获得的平衡负载P229有机相从第1级进入NaMgCa/CaBaPbAlFe满载分馏萃取体系，工业级硝酸钙水溶液从第10级进入NaMgCa/CaBaPbAlFe满载分馏萃取体系，步骤3之Ca/BaPbAlFe分馏萃取体系第26级获得的平衡水相从第34级进入NaMgCa/CaBaPbAlFe满载分馏萃取体系。从NaMgCa/CaBaPbAlFe满载分馏萃取体系第1级出口水相获得含Na、Mg、Cl、Si和S的硝酸钙溶液，用作步骤2满载分馏萃取分离NaMg/Ca的料液；从NaMgCa/CaBaPbAlFe满载分馏萃取体系第34级出口有机相获得负载钙钡铅铝铁的P229有机相，用作步骤3分馏萃取分离Ca/BaPbAlFe的料液。
步骤2：满载分馏萃取分离NaMg/Ca
以氨皂化P229有机相为萃取有机相，步骤1之NaMgCa/CaBaPbAlFe满载分馏萃取体系第1级出口水相获得的含Na、Mg、Cl、Si和S的硝酸钙溶液为料液，步骤3之Ca/BaPbAlFe分馏萃取体系第1级出口水相获得的5N级硝酸钙溶液为洗涤剂。氨皂化P229有机相为萃取有机相从第1级进入NaMg/Ca满载分馏萃取体系，步骤1之NaMgCa/CaBaPbAlFe满载分馏萃取体系第1级出口水相获得的含Na、Mg、Cl、Si和S的硝酸钙溶液从第22级进入NaMg/Ca满载分馏萃取体系，步骤3之Ca/BaPbAlFe分馏萃取体系第1级出口水相获得的5N级硝酸钙溶液从第58级进入NaMg/Ca满载分馏萃取体系。从NaMg/Ca满载分馏萃取体系第1级出口水相获得含Cl、Si和S的硝酸钠和硝酸镁混合溶液；分取NaMg/Ca满载分馏萃取体系第22级的平衡负载P229有机相，用作步骤1满载分馏萃取分离NaMgCa/CaBaPbAlFe的萃取有机相；从NaMg/Ca满载分馏萃取体系第58级出口有机相获得负载钙的P229有机相，用作步骤3分馏萃取分离Ca/BaPbAlFe的萃取有机相。
步骤3：分馏萃取分离Ca/BaPbAlFe
以步骤2之NaMg/Ca满载分馏萃取体系第58级获得的负载钙的P229有机相为萃取有机相，步骤1之NaMgCa/CaBaPbAlFe满载分馏萃取体系第34级获得的负载钙钡铅铝铁的P229有机相为料液，6.0mol/L硝酸为洗涤酸。步骤2之NaMg/Ca满载分馏萃取体系第58级获得的负载钙的P229有机相从第1级进入Ca/BaPbAlFe分馏萃取体系，步骤1之NaMgCa/CaBaPbAlFe满载分馏萃取体系第34级获得的负载钙钡铅铝铁的P229有机相从第26级进入Ca/BaPbAlFe分馏萃取体系，6.0mol/L硝酸洗涤酸从第50级进入Ca/BaPbAlFe分馏萃取体系。从Ca/BaPbAlFe分馏萃取体系第1级出口水相获得目标产品5N级硝酸钙溶液，分取5N级硝酸钙溶液用作步骤2之NaMg/Ca满载分馏萃取体系的洗涤剂；分取Ca/BaPbAlFe分馏萃取体系第26级的平衡水相，用作步骤1满载分馏萃取分离NaMgCa/CaBaPbAlFe的洗涤剂；从Ca/BaPbAlFe分馏萃取体系第50级出口有机相获得负载钙铅铝铁的P229有机相。
5N级硝酸钙溶液中的元素浓度分别为Cl 0.000010g/L、Si 0.000010g/L、S0.000010g/L、Na 0.000010g/L、Mg 0.00010g/L、Ca 118.0g/L、Ba 0.00010g/L、Pb0.000010g/L、Al 0.000010g/L、Fe 0.000010g/L。硝酸钙溶液的纯度为99.9997％，钙的收率为96％。
实施例2
P229有机相为P229的煤油溶液，其中P229的浓度为1.0mol/L。使用时，采用氨水对P229有机相进行皂化而获得氨皂化P229有机相。
工业级硝酸钙水溶液中的元素浓度分别为：Cl 0.030g/L、Si 0.0030g/L、S0.0030g/L、Na 0.20g/L、Mg 0.30g/L、Ca 120.0g/L、Ba 0.20g/L、Pb 0.0030g/L、Al0.030g/L、Fe 0.030g/L。
步骤1：满载分馏萃取分离NaMgCa/CaBaPbAlFe
以步骤2之NaMg/Ca满载分馏萃取体系第18级获得的平衡负载P229有机相为萃取有机相，工业级硝酸钙水溶液为料液，步骤3之Ca/BaPbAlFe分馏萃取体系第26级获得的平衡水相为洗涤剂。步骤2之NaMg/Ca满载分馏萃取体系第18级获得的平衡负载P229有机相从第1级进入NaMgCa/CaBaPbAlFe满载分馏萃取体系，工业级硝酸钙水溶液从第10级进入NaMgCa/CaBaPbAlFe满载分馏萃取体系，步骤3之Ca/BaPbAlFe分馏萃取体系第26级获得的平衡水相从第38级进入NaMgCa/CaBaPbAlFe满载分馏萃取体系。从NaMgCa/CaBaPbAlFe满载分馏萃取体系第1级出口水相获得含Na、Mg、Cl、Si和S的硝酸钙溶液，用作步骤2满载分馏萃取分离NaMg/Ca的料液；从NaMgCa/CaBaPbAlFe满载分馏萃取体系第38级出口有机相获得负载钙钡铅铝铁的P229有机相，用作步骤3分馏萃取分离Ca/BaPbAlFe的料液。
步骤2：满载分馏萃取分离NaMg/Ca
以氨皂化P229有机相为萃取有机相，步骤1之NaMgCa/CaBaPbAlFe满载分馏萃取体系第1级出口水相获得的含Na、Mg、Cl、Si和S的硝酸钙溶液为料液，步骤3之Ca/BaPbAlFe分馏萃取体系第1级出口水相获得的5N级硝酸钙溶液为洗涤剂。氨皂化P229有机相为萃取有机相从第1级进入NaMg/Ca满载分馏萃取体系，步骤1之NaMgCa/CaBaPbAlFe满载分馏萃取体系第1级出口水相获得的含Na、Mg、Cl、Si和S的硝酸钙溶液从第18级进入NaMg/Ca满载分馏萃取体系，步骤3之Ca/BaPbAlFe分馏萃取体系第1级出口水相获得的5N级硝酸钙溶液从第58级进入NaMg/Ca满载分馏萃取体系。从NaMg/Ca满载分馏萃取体系第1级出口水相获得含Cl、Si和S的硝酸钠和硝酸镁混合溶液；分取NaMg/Ca满载分馏萃取体系第18级的平衡负载P229有机相，用作步骤1满载分馏萃取分离NaMgCa/CaBaPbAlFe的萃取有机相；从NaMg/Ca满载分馏萃取体系第58级出口有机相获得负载钙的P229有机相，用作步骤3分馏萃取分离Ca/BaPbAlFe的萃取有机相。
步骤3：分馏萃取分离Ca/BaPbAlFe
以步骤2之NaMg/Ca满载分馏萃取体系第58级获得的负载钙的P229有机相为萃取有机相，步骤1之NaMgCa/CaBaPbAlFe满载分馏萃取体系第38级获得的负载钙钡铅铝铁的P229有机相为料液，6.0mol/L硝酸为洗涤酸。步骤2之NaMg/Ca满载分馏萃取体系第58级获得的负载钙的P229有机相从第1级进入Ca/BaPbAlFe分馏萃取体系，步骤1之NaMgCa/CaBaPbAlFe满载分馏萃取体系第38级获得的负载钙钡铅铝铁的P229有机相从第26级进入Ca/BaPbAlFe分馏萃取体系，6.0mol/L硝酸洗涤酸从第48级进入Ca/BaPbAlFe分馏萃取体系。从Ca/BaPbAlFe分馏萃取体系第1级出口水相获得目标产品5N级硝酸钙溶液，分取5N级硝酸钙溶液用作步骤2之NaMg/Ca满载分馏萃取体系的洗涤剂；分取Ca/BaPbAlFe分馏萃取体系第26级的平衡水相，用作步骤1满载分馏萃取分离NaMgCa/CaBaPbAlFe的洗涤剂；从Ca/BaPbAlFe分馏萃取体系第48级出口有机相获得负载钙铅铝铁的P229有机相。
5N级硝酸钙溶液中的元素浓度分别为：Cl 0.000020g/L、Si 0.000020g/L、S0.000020g/L、Na 0.000020g/L、Mg 0.00030g/L、Ca 120.0g/L、Ba 0.00020g/L、Pb0.000020g/L、Al 0.000020g/L、Fe 0.000020g/L。硝酸钙溶液的纯度为99.9994％，钙的收率为97％。
实施例3
P229有机相为P229的煤油溶液，其中P229的浓度为1.0mol/L。使用时，采用氨水对P229有机相进行皂化而获得氨皂化P229有机相。
工业级硝酸钙水溶液中的元素浓度分别为：Cl 0.050g/L、Si 0.0050g/L、S0.0050g/L、Na 0.30g/L、Mg 0.50g/L、Ca 122.0g/L、Ba 0.30g/L、Pb 0.0050g/L、Al0.050g/L、Fe 0.050g/L。
步骤1：满载分馏萃取分离NaMgCa/CaBaPbAlFe
以步骤2之NaMg/Ca满载分馏萃取体系第16级获得的平衡负载P229有机相为萃取有机相，工业级硝酸钙水溶液为料液，步骤3之Ca/BaPbAlFe分馏萃取体系第28级获得的平衡水相为洗涤剂。步骤2之NaMg/Ca满载分馏萃取体系第16级获得的平衡负载P229有机相从第1级进入NaMgCa/CaBaPbAlFe满载分馏萃取体系，工业级硝酸钙水溶液从第10级进入NaMgCa/CaBaPbAlFe满载分馏萃取体系，步骤3之Ca/BaPbAlFe分馏萃取体系第28级获得的平衡水相从第40级进入NaMgCa/CaBaPbAlFe满载分馏萃取体系。从NaMgCa/CaBaPbAlFe满载分馏萃取体系第1级出口水相获得含Na、Mg、Cl、Si和S的硝酸钙溶液，用作步骤2满载分馏萃取分离NaMg/Ca的料液；从NaMgCa/CaBaPbAlFe满载分馏萃取体系第40级出口有机相获得负载钙钡铅铝铁的P229有机相，用作步骤3分馏萃取分离Ca/BaPbAlFe的料液。
步骤2：满载分馏萃取分离NaMg/Ca
以氨皂化P229有机相为萃取有机相，步骤1之NaMgCa/CaBaPbAlFe满载分馏萃取体系第1级出口水相获得的含Na、Mg、Cl、Si和S的硝酸钙溶液为料液，步骤3之Ca/BaPbAlFe分馏萃取体系第1级出口水相获得的5N级硝酸钙溶液为洗涤剂。氨皂化P229有机相为萃取有机相从第1级进入NaMg/Ca满载分馏萃取体系，步骤1之NaMgCa/CaBaPbAlFe满载分馏萃取体系第1级出口水相获得的含Na、Mg、Cl、Si和S的硝酸钙溶液从第16级进入NaMg/Ca满载分馏萃取体系，步骤3之Ca/BaPbAlFe分馏萃取体系第1级出口水相获得的5N级硝酸钙溶液从第58级进入NaMg/Ca满载分馏萃取体系。从NaMg/Ca满载分馏萃取体系第1级出口水相获得含Cl、Si和S的硝酸钠和硝酸镁混合溶液；分取NaMg/Ca满载分馏萃取体系第16级的平衡负载P229有机相，用作步骤1满载分馏萃取分离NaMgCa/CaBaPbAlFe的萃取有机相；从NaMg/Ca满载分馏萃取体系第58级出口有机相获得负载钙的P229有机相，用作步骤3分馏萃取分离Ca/BaPbAlFe的萃取有机相。
步骤3：分馏萃取分离Ca/BaPbAlFe
以步骤2之NaMg/Ca满载分馏萃取体系第58级获得的负载钙的P229有机相为萃取有机相，步骤1之NaMgCa/CaBaPbAlFe满载分馏萃取体系第40级获得的负载钙钡铅铝铁的P229有机相为料液，6.0mol/L硝酸为洗涤酸。步骤2之NaMg/Ca满载分馏萃取体系第58级获得的负载钙的P229有机相从第1级进入Ca/BaPbAlFe分馏萃取体系，步骤1之NaMgCa/CaBaPbAlFe满载分馏萃取体系第40级获得的负载钙钡铅铝铁的P229有机相从第28级进入Ca/BaPbAlFe分馏萃取体系，6.0mol/L硝酸洗涤酸从第48级进入Ca/BaPbAlFe分馏萃取体系。从Ca/BaPbAlFe分馏萃取体系第1级出口水相获得目标产品5N级硝酸钙溶液，分取5N级硝酸钙溶液用作步骤2之NaMg/Ca满载分馏萃取体系的洗涤剂；分取Ca/BaPbAlFe分馏萃取体系第28级的平衡水相，用作步骤1满载分馏萃取分离NaMgCa/CaBaPbAlFe的洗涤剂；从Ca/BaPbAlFe分馏萃取体系第48级出口有机相获得负载钙铅铝铁的P229有机相。
5N级硝酸钙溶液中的元素浓度分别为：Cl 0.000030g/L、Si 0.000030g/L、S0.000030g/L、Na 0.000030g/L、Mg 0.00050g/L、Ca 122.0g/L、Ba 0.00030g/L、Pb0.000030g/L、Al 0.000030g/L、Fe 0.000030g/L。硝酸钙溶液的纯度为99.9990％，钙的收率为98％。
Claims (4)
1.一种制备5N级硝酸钙溶液的方法，其特征在于：所述的方法以工业级硝酸钙水溶液为料液、P229为萃取剂，分离除去料液中的金属元素杂质钠、镁、钡、铅、铝和铁，以及分离除去非金属元素杂质氯、硅和硫，制备5N级硝酸钙溶液；由3个步骤组成，分别为满载分馏萃取分离NaMgCa/CaBaPbAlFe、满载分馏萃取分离NaMg/Ca和分馏萃取分离Ca/BaPbAlFe；满载分馏萃取分离NaMgCa/CaBaPbAlFe的萃取段实现NaCa/BaPbAlFe分离，洗涤段实现NaMg/CaBaPbAlFe分离；满载分馏萃取分离NaMgCa/CaBaPbAlFe以满载分馏萃取分离NaMg/Ca进料级获得的平衡负载P229有机相为萃取有机相，分馏萃取分离Ca/BaPbAlFe进料级获得的平衡水相为洗涤剂；满载分馏萃取分离NaMg/Ca与分馏萃取分离Ca/BaPbAlFe直接串联；满载分馏萃取分离NaMg/Ca的出口有机相用作分馏萃取分离Ca/BaPbAlFe的萃取有机相，直接进入分馏萃取分离Ca/BaPbAlFe的第1级；分馏萃取分离Ca/BaPbAlFe的第1级出口水相用作满载分馏萃取分离NaMg/Ca的洗涤剂；
3个步骤具体如下：
步骤1：满载分馏萃取分离NaMgCa/CaBaPbAlFe
步骤1为满载分馏萃取分离NaMgCa/CaBaPbAlFe，萃取段实现NaCa/BaPbAlFe分离，洗涤段实现NaMg/CaBaPbAlFe分离；以步骤2之NaMg/Ca满载分馏萃取体系进料级获得的平衡负载P229有机相为萃取有机相，工业级硝酸钙水溶液为料液，步骤3之Ca/BaPbAlFe分馏萃取体系进料级获得的平衡水相为洗涤剂；步骤2之NaMg/Ca满载分馏萃取体系进料级获得的平衡负载P229有机相从第1级进入NaMgCa/CaBaPbAlFe满载分馏萃取体系，工业级硝酸钙水溶液从进料级进入NaMgCa/CaBaPbAlFe满载分馏萃取体系，步骤3之Ca/BaPbAlFe分馏萃取体系进料级获得的平衡水相从最后1级进入NaMgCa/CaBaPbAlFe满载分馏萃取体系；从NaMgCa/CaBaPbAlFe满载分馏萃取体系第1级出口水相获得含Na、Mg、Cl、Si和S的硝酸钙溶液，用作步骤2满载分馏萃取分离NaMg/Ca的料液；从NaMgCa/CaBaPbAlFe满载分馏萃取体系最后1级出口有机相获得负载钙钡铅铝铁的P229有机相，用作步骤3分馏萃取分离Ca/BaPbAlFe的料液；
步骤2：满载分馏萃取分离NaMg/Ca
步骤2为满载分馏萃取分离NaMg/Ca，分离除去硝酸钙溶液中的金属杂质钠和镁，以及非金属元素氯、硅和硫；以氨皂化P229有机相为萃取有机相，步骤1之NaMgCa/CaBaPbAlFe满载分馏萃取体系第1级出口水相获得的含Na、Mg、Cl、Si和S的硝酸钙溶液为料液，步骤3之Ca/BaPbAlFe分馏萃取体系第1级出口水相获得的5N级硝酸钙溶液为洗涤剂；氨皂化P229有机相为萃取有机相从第1级进入NaMg/Ca满载分馏萃取体系，步骤1之NaMgCa/CaBaPbAlFe满载分馏萃取体系第1级出口水相获得的含Na、Mg、Cl、Si和S的硝酸钙溶液从进料级进入NaMg/Ca满载分馏萃取体系，步骤3之Ca/BaPbAlFe分馏萃取体系第1级出口水相获得的5N级硝酸钙溶液从最后1级进入NaMg/Ca满载分馏萃取体系；从NaMg/Ca满载分馏萃取体系第1级出口水相获得含Cl、Si和S的硝酸钠和硝酸镁混合溶液；分取NaMg/Ca满载分馏萃取体系进料级的平衡负载P229有机相，用作步骤1满载分馏萃取分离NaMgCa/CaBaPbAlFe的萃取有机相；从NaMg/Ca满载分馏萃取体系最后1级出口有机相获得负载钙的P229有机相，用作步骤3分馏萃取分离Ca/BaPbAlFe的萃取有机相；
步骤3：分馏萃取分离Ca/BaPbAlFe
步骤3为分馏萃取分离Ca/BaPbAlFe，实现钙与钡、铅、铝、铁的分离；以步骤2之NaMg/Ca满载分馏萃取体系最后1级获得的负载钙的P229有机相为萃取有机相，步骤1之NaMgCa/CaBaPbAlFe满载分馏萃取体系最后1级获得的负载钙钡铅铝铁的P229有机相为料液，6.0mol/L硝酸为洗涤酸；步骤2之NaMg/Ca满载分馏萃取体系最后1级获得的负载钙的P229有机相从第1级进入Ca/BaPbAlFe分馏萃取体系，步骤1之NaMgCa/CaBaPbAlFe满载分馏萃取体系最后1级获得的负载钙钡铅铝铁的P229有机相从进料级进入Ca/BaPbAlFe分馏萃取体系，6.0mol/L硝酸洗涤酸从最后1级进入Ca/BaPbAlFe分馏萃取体系；从Ca/BaPbAlFe分馏萃取体系第1级出口水相获得目标产品5N级硝酸钙溶液，分取5N级硝酸钙溶液用作步骤2之NaMg/Ca满载分馏萃取体系的洗涤剂；分取Ca/BaPbAlFe分馏萃取体系进料级的平衡水相，用作步骤1满载分馏萃取分离NaMgCa/CaBaPbAlFe的洗涤剂；从Ca/BaPbAlFe分馏萃取体系最后1级出口有机相获得负载钙铅铝铁的P229有机相。
2.根据权利要求1所述的一种制备5N级硝酸钙溶液的方法，其特征在于：所述的P229有机相为P229的煤油溶液，其中P229的浓度为1.0mol/L；使用时，采用氨水对P229有机相进行皂化而获得氨皂化P229有机相。
3.根据权利要求1所述的一种制备5N级硝酸钙溶液的方法，其特征在于：所述的工业级硝酸钙水溶液中的元素浓度分别为：Cl 0.010g/L～0.050g/L、Si 0.0010g/L～0.0050g/L、S 0.0010g/L～0.0050g/L、Na 0.10g/L～0.30g/L、Mg 0.10g/L～0.50g/L、Ca 118.0g/L～122.0g/L、Ba 0.10g/L～0.30g/L、Pb 0.0010g/L～0.0050g/L、Al 0.010g/L～0.050g/L、Fe0.010g/L～0.050g/L。
4.根据权利要求1所述的一种制备5N级硝酸钙溶液的方法，其特征在于：所述的5N级硝酸钙溶液中的元素浓度分别为：Cl 0.000010g/L～0.000030g/L、Si 0.000010g/L～0.000030g/L、S 0.000010g/L～0.000030g/L、Na 0.000010g/L～0.000030g/L、Mg0.00010g/L～0.00050g/L、Ca 118.0g/L～122.0g/L、Ba 0.00010g/L～0.00030g/L、Pb0.000010g/L～0.000030g/L、Al 0.000010g/L～0.000030g/L、Fe 0.000010g/L～0.000030g/L。
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