CN111074070B - 一种从海洋稀土硫酸浸出液中萃取钇的方法及萃取有机相 - Google Patents

一种从海洋稀土硫酸浸出液中萃取钇的方法及萃取有机相 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种从海洋稀土硫酸浸出液中萃取钇的方法及萃取有机相，涉及湿法冶金技术领域。萃取有机相包括如下体积百分比的原料：10‑20％的酸性磷型萃取剂、15‑30％的TBP、20‑30％的离子缔合型萃取剂和20‑55％的磺化煤油。本发明提供的萃取方法通过酸性磷型萃取剂、TBP、离子缔合型萃取剂和磺化煤油混合萃取有机相在高酸度硫酸溶液中对Y3+的选择性协同萃取作用，实现从海洋稀土硫酸浸出液中直接萃取回收钇，工艺简单且钇萃取率高。

Description

一种从海洋稀土硫酸浸出液中萃取钇的方法及萃取有机相
技术领域
本发明涉及湿法冶金技术领域，具体而言，涉及一种从海洋稀土硫酸浸出液中萃取钇的方法及萃取有机相。
背景技术
稀土元素具有丰富而又独特的磁、光、电等性质，是当今世界各国发展高新技术和国防尖端技术、改造传统产业不可缺少或替代的战略物资，被誉为“现代工业的维生素”和“新材料宝库”。
我国是世界上最大的陆地稀土资源储备国，经过长期高强度开采，陆地稀土储存量日益减少。目前我国陆地稀土储量仅4400万吨，占世界陆地总储量由过去的80％降至36％。随着陆地稀土资源储量的不断降低，各国纷纷开始寻找新的稀土资源，海洋稀土资源开始受到关注。2011年7月，国际海底管理局第十七届会议首次官方提及海洋稀土资源，并指出：海洋稀土资源有可能成为继多金属结核、富钴结壳、多金属硫化物之后，第四种国际海底潜在资源，前景非常广阔。
有研究表明：海洋稀土中富含钇，且主要以磷灰石中磷酸钇形式存在。由于稀土磷酸盐溶度积较小，在25℃时，KSP为10-23左右，仅可溶于强酸性体系。基于成本、安全性、设备要求等方面综合考虑，硫酸是首选的酸浸出剂。采用高浓度硫酸浸出海洋稀土，可获得较高的钇浸出率，得到的海洋稀土硫酸浸出液具有酸度高(H+可达1mol/L甚至以上)、PO4 3-浓度高、Fe3+浓度高、钇浓度较低等典型特点。
目前的萃取剂体系及萃取技术均较难很好地运用于该高酸度浸出液溶液中直接萃取钇，制约了海洋稀土中钇的回收利用。
鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种从海洋稀土硫酸浸出液中萃取钇的方法及萃取有机相以解决上述技术问题。
本发明是这样实现的：
一种用于海洋稀土硫酸浸出液萃取钇的萃取有机相，其包括如下体积百分比的原料：10-20％的酸性磷型萃取剂、15-30％的TBP、20-30％的离子缔合型萃取剂和20-55％的磺化煤油。
在本发明应用较佳的实施例中，上述酸性磷型萃取剂为P204或P507。在实际使用时，可以根据需求进行自适应选择酸性磷型萃取剂。在本发明应用较佳的实施例中，上述离子缔合型萃取剂为N235。
一种从海洋稀土硫酸浸出液中萃取钇的方法，其包括如下步骤：将萃取有机相与海洋稀土硫酸浸出液混合萃取，获得含钇负载有机相，海洋稀土硫酸浸出液中含有H+0.1～1.5mol/L。
本发明提供的萃取方法，利用酸性磷型萃取剂、TBP、离子缔合型萃取剂和磺化煤油混合萃取有机相在高酸度硫酸浸出液中对Y3+的选择性协同萃取作用，可以实现从海洋稀土硫酸浸出液中直接萃取回收Y3+。在萃取时，无需对浸出液预进行酸度调节或额外加入配位离子。该方法萃取获得钇具有工艺简单、萃取率高、生产成本低的优势。
在本发明应用较佳的实施例中，上述萃取有机相与海洋稀土硫酸浸出液的萃取相比O/A为1-3:1。
在上述萃取相比的条件下，可以实现金属钇离子的高效萃取分离。此外，在其他实施方式中，还可以根据萃取分离的需求合理调节萃取相比。
在本发明应用较佳的实施例中，上述混合萃取为将萃取有机相与海洋稀土硫酸浸出液逆流萃取。
逆流萃取可以对硫酸浸出液中金属钇离子进行充分萃取，提高了有机相中金属钇离子的浓度。在本发明应用较佳的实施例中，上述逆流萃取的次数为1-3次。
逆流萃取的次数越多，钇萃取率越高。在实际应用中，可以根据需求自适应调控逆流萃取的次数。
在本发明应用较佳的实施例中，上述逆流萃取的时间为5-20min。
本发明提供的方法，具有萃取时间短，耗时短的优势。
在本发明应用较佳的实施例中，上述海洋稀土硫酸浸出液中含有Y3+10～100mg/L。
在本发明应用较佳的实施例中，上述海洋稀土硫酸浸出液中还含有Fe3+1～10g/L、Al3+1～10g/L、Mn2+1～5g/L、Mg2+1～10g/L、Ca2+0.1～1.0g/L和PO4 3-1～10g/L。
采用上述离子含量的浸出液，可以实现高效的金属钇离子萃取。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供了一种从海洋稀土硫酸浸出液中萃取钇的方法及萃取有机相。该方法通过酸性磷型萃取剂、TBP、离子缔合型萃取剂和磺化煤油混合萃取有机相在高酸度硫酸溶液中对Y3+的选择性协同萃取作用，实现了从海洋稀土硫酸浸出液中直接萃取回收钇，工艺简单且钇萃取率高。本发明提供的方法为海洋稀土中大规模高效开发金属钇资源提供了技术支撑。此外，本发明还提供了一种萃取有机相，该萃取有机相具有成本低，环保的优势。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供了一种从海洋稀土硫酸浸出液中萃取钇的方法。本实施例中，海洋稀土硫酸浸出液成分如下：Y3+74mg/L、Fe3+9.98g/L、Al3+5.83g/L、Mn2+5.57g/L、Mg2+4.81g/L、Ca2+0.46g/L、PO4 3-9.08g/L和H+0.2mol/L。
按照如下体积百分比配制萃取有机相：10％的P507、15％的TBP、30％的N235和45％的磺化煤油。
TBP、P507、N235和磺化煤油均为市售产品。
将上述萃取有机相与海洋稀土硫酸浸出液按萃取相比O/A为2:1进行1级萃取，萃取5min，得到含钇的负载有机相和除钇后的萃余液水相，计算Y3+的萃取率为81.09％。
实施例2
本实施例提供了一种从海洋稀土硫酸浸出液中萃取钇的方法。本实施例中，海洋稀土硫酸浸出液成分如下：Y3+74mg/L、Fe3+9.98g/L、Al3+5.83g/L、Mn2+5.57g/L、Mg2+4.81g/L、Ca2+0.46g/L、PO4 3-9.08g/L和H+1.2mol/L。
按照如下体积百分比配制萃取有机相：20％的P507、15％的TBP、30％的N235和35％的磺化煤油。
TBP、P507、N235和磺化煤油均为市售产品。
将上述萃取有机相与海洋稀土硫酸浸出液按萃取相比O/A为3:1进行3级萃取，萃取10min，得到含钇的负载有机相和除钇后的萃余液水相，计算Y3+的萃取率为96.13％。
实施例3
本实施例提供了一种从海洋稀土硫酸浸出液中萃取钇的方法。本实施例中，海洋稀土硫酸浸出液成分如下：Y3+74mg/L、Fe3+9.98g/L、Al3+5.83g/L、Mn2+5.57g/L、Mg2+4.81g/L、Ca2+0.46g/L、PO4 3-9.08g/L和H+0.2mol/L。
按照如下体积百分比配制萃取有机相：10％的P204、15％的TBP、20％的N235和55％的磺化煤油。
TBP、P204、N235和磺化煤油均为市售产品。
将上述萃取有机相与海洋稀土硫酸浸出液按萃取相比O/A为3:1进行1级萃取，萃取20min，得到含钇的负载有机相和除钇后的萃余液水相，计算Y3+的萃取率为98.28％。
实施例4
本实施例提供了一种从海洋稀土硫酸浸出液中萃取钇的方法。本实施例中，海洋稀土硫酸浸出液成分如下：Y3+74mg/L、Fe3+9.98g/L、Al3+5.83g/L、Mn2+5.57g/L、Mg2+4.81g/L、Ca2+0.46g/L、PO4 3-9.08g/L和H+1.2mol/L。
按照如下体积百分比配制萃取有机相：20％的P204、20％的TBP、30％的N235和30％的磺化煤油。
TBP、P204、N235和磺化煤油均为市售产品。
将上述萃取有机相与海洋稀土硫酸浸出液按萃取相比O/A为3:1进行3级萃取，萃取10min，得到含钇的负载有机相和除钇后的萃余液水相，计算Y3+的萃取率为99.79％。
对比例1
本实施例提供了一种从海洋稀土硫酸浸出液中萃取钇的方法。本实施例中，海洋稀土硫酸浸出液成分如下：Y3+74mg/L、Fe3+9.98g/L、Al3+5.83g/L、Mn2+5.57g/L、Mg2+4.81g/L、Ca2+0.46g/L、PO4 3-9.08g/L和H+1.2mol/L。
与实施例4相比，本对比例提供的萃取有机相不含TBP。按照如下体积百分比配制萃取有机相：20％的P204、30％的N235和50％的磺化煤油。
P204、N235和磺化煤油均为市售产品。
将上述萃取有机相与海洋稀土硫酸浸出液按萃取相比O/A为3:1进行3级萃取，萃取10min，得到含钇的负载有机相和除钇后的萃余液水相，计算Y3+的萃取率为36.16％。
对比例2
本实施例提供了一种从海洋稀土硫酸浸出液中萃取钇的方法。本实施例中，海洋稀土硫酸浸出液成分如下：Y3+74mg/L、Fe3+9.98g/L、Al3+5.83g/L、Mn2+5.57g/L、Mg2+4.81g/L、Ca2+0.46g/L、PO4 3-9.08g/L和H+1.2mol/L。
与实施例4相比，本对比例提供的萃取有机相不含P204。按照如下体积百分比配制萃取有机相：20％的TBP、30％的N235和50％的磺化煤油。
TBP、N235和磺化煤油均为市售产品。
将上述萃取有机相与海洋稀土硫酸浸出液按萃取相比O/A为3:1进行3级萃取，萃取10min，得到含钇的负载有机相和除钇后的萃余液水相，计算Y3+的萃取率为0.91％。
对比例3
本实施例提供了一种从海洋稀土硫酸浸出液中萃取钇的方法。本实施例中，海洋稀土硫酸浸出液成分如下：Y3+74mg/L、Fe3+9.98g/L、Al3+5.83g/L、Mn2+5.57g/L、Mg2+4.81g/L、Ca2+0.46g/L、PO4 3-9.08g/L和H+1.2mol/L。
与实施例4相比，本对比例提供的萃取有机相不含N235。按照如下体积百分比配制萃取有机相：20％的P204、20％的TBP和60％的磺化煤油。
TBP、P204和磺化煤油均为市售产品。
将上述萃取有机相与海洋稀土硫酸浸出液按萃取相比O/A为3:1进行3级萃取，萃取10min，得到含钇的负载有机相和除钇后的萃余液水相，计算Y3+的萃取率为10.76％。
对比例4
本实施例提供了一种从海洋稀土硫酸浸出液中萃取钇的方法。本实施例中，海洋稀土硫酸浸出液成分如下：Y3+74mg/L、Fe3+9.98g/L、Al3+5.83g/L、Mn2+5.57g/L、Mg2+4.81g/L、Ca2+0.46g/L、PO4 3-9.08g/L和H+1.2mol/L。
与实施例2相比，本对比例提供的萃取有机相不含N235。按照如下体积百分比配制萃取有机相：20％的P507、15％的TBP、65％的磺化煤油。
P507、TBP和磺化煤油均为市售产品。
将上述萃取有机相与海洋稀土硫酸浸出液按萃取相比O/A为3:1进行3级萃取，萃取10min，得到含钇的负载有机相和除钇后的萃余液水相，计算Y3+的萃取率为9.47％。
对比例5
本实施例提供了一种从海洋稀土硫酸浸出液中萃取钇的方法。本实施例中，海洋稀土硫酸浸出液成分如下：Y3+74mg/L、Fe3+9.98g/L、Al3+5.83g/L、Mn2+5.57g/L、Mg2+4.81g/L、Ca2+0.46g/L、PO4 3-9.08g/L和H+1.2mol/L。
与实施例2相比，本对比例提供的萃取有机相不含TBP。按照如下体积百分比配制萃取有机相：20％的P507、30％的N235、50％的磺化煤油。
P507、N235和磺化煤油均为市售产品。
将上述萃取有机相与海洋稀土硫酸浸出液按萃取相比O/A为3:1进行3级萃取，萃取10min，得到含钇的负载有机相和除钇后的萃余液水相，计算Y3+的萃取率为31.79％。
对比例6
本实施例提供了一种从海洋稀土硫酸浸出液中萃取钇的方法。本实施例中，海洋稀土硫酸浸出液成分如下：Y3+74mg/L、Fe3+9.98g/L、Al3+5.83g/L、Mn2+5.57g/L、Mg2+4.81g/L、Ca2+0.46g/L、PO4 3-9.08g/L和H+1.2mol/L。
与实施例2相比，本对比例提供的萃取有机相不含P507。按照如下体积百分比配制萃取有机相：15％TBP、30％的N235、55％的磺化煤油。
TBP、N235和磺化煤油均为市售产品。
将上述萃取有机相与海洋稀土硫酸浸出液按萃取相比O/A为3:1进行3级萃取，萃取10min，得到含钇的负载有机相和除钇后的萃余液水相，计算Y3+的萃取率为0.47％。
通过将实施例和各对比例钇的萃取率进行对比，可以看出，各对比例中对于钇的萃取率均远远小于实施例。由此能够说明，采用酸性磷型萃取剂、TBP、离子缔合型萃取剂和磺化煤油混合萃取有机相用于高酸度硫酸体系中萃取钇并非简单的萃取剂组合，具有意想不到的显著增益效果；而逆流萃取的级数、相比、时间在本发明限定的范围内时可进一步保证钇的萃取率。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于海洋稀土硫酸浸出液萃取钇的萃取有机相，其特征在于，其包括如下体积百分比的原料：10-20％的酸性磷型萃取剂、15-30％的TBP、20-30％的离子缔合型萃取剂和20-55％的磺化煤油。
2.根据权利要求1所述的萃取有机相，其特征在于，所述酸性磷型萃取剂为P204或P507。
3.根据权利要求1所述的萃取有机相，其特征在于，所述离子缔合型萃取剂为N235。
4.一种从海洋稀土硫酸浸出液中萃取钇的方法，其特征在于，其包括如下步骤：将权利要求1-3任一项所述的萃取有机相与海洋稀土硫酸浸出液混合萃取，获得含钇负载有机相，所述海洋稀土硫酸浸出液中含有H+ 0.1～1.5mol/L。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述萃取有机相与所述海洋稀土硫酸浸出液的萃取相比O/A为1-3:1。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述混合萃取为将所述萃取有机相与海洋稀土硫酸浸出液逆流萃取。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述逆流萃取的次数为1-3次；所述逆流萃取的时间为5-20min。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述海洋稀土硫酸浸出液中含有Y3+ 10～100mg/L。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述海洋稀土硫酸浸出液中还含有Fe3+ 1～10g/L、Al3+ 1～10g/L、Mn2+ 1～5g/L、Mg2+ 1～10g/L、Ca2+ 0.1～1.0g/L和PO4 3- 1～10g/L。
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