二進(jìn)三出滿載分餾萃取分離釤銪釓富集物的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明二進(jìn)三出滿載分餾萃取分離釤銪釓富集物的方法，涉及一種以酸性膦P507為稀土萃取劑、N235為鹽酸萃取劑，二進(jìn)三出分餾萃取體系分離釤銪釓富集物，分餾萃取體系中稀土萃取量不低于稀土皂化量的Sm/Eu/Gd分離稀土的工藝方法；本發(fā)明屬于濕法冶金中的溶劑萃取技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]釤銪釓富集物是離子吸附型稀土礦分離流程中的重要中間產(chǎn)品之一，其稀土含量釤Sm約占48%，銪Eu的含量約占8%，釓Gd約占50%。
[0003]目前，釤銪釓富集物的最佳分離工藝方法為P507萃取洗滌段水相三出口Sm/Eu/Gd分離工藝。與傳統(tǒng)的二出口工藝相比較，這種三出口分離工藝流程可以大幅度降低酸堿的消耗量。但是，本發(fā)明深入研宄發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有稀土分餾萃取分離工藝的酸堿消耗量依然較大，還存在進(jìn)一步降低的空間，P507萃取洗滌段水相三出口 Sm/Eu/Gd分離釤銪釓富集物工藝，也是如此。就萃取分離而言，現(xiàn)有釤銪釓富集物Sm/Eu/Gd三出口分餾萃取工藝主要存在以下二大不足:
第一，萃取量大。銪Eu和釓Gd在萃取段全部萃入有機(jī)相，這意味著需要消耗較多的皂化堿(氫氧化鈉、氨水等)。
[0004]第二，洗滌量大。第三出口產(chǎn)品銪Eu富集物(含有一定量的Gd)必須在洗滌段洗滌下來，這意味著需要消耗較多的洗滌鹽酸。
[0005]第三，氫離子副作用嚴(yán)重。氫離子在起洗滌作用的同時(shí)也產(chǎn)生若干不利于稀土分離的副作用，主要有:1)氫離子濃度增加導(dǎo)致分離系數(shù)下降，洗滌段末端尤為明顯；2)氫離子洗滌稀土萃取量低于稀土皂化量的現(xiàn)象(即欠載現(xiàn)象)，洗滌段末端尤為嚴(yán)重；3)氫離子的洗滌作用需要在洗滌段若干級(jí)甚至整個(gè)洗滌段內(nèi)才能完成(即欠洗滌現(xiàn)象)，導(dǎo)致分離效率降低，具體表現(xiàn)為級(jí)效率降低；4)洗滌酸必須過量，這不但要消耗更多的洗酸，而且會(huì)加大稀土分離系數(shù)下降的幅度；5)當(dāng)氫離子迀移到第I級(jí)時(shí)，不但直接浪費(fèi)皂化堿，而且降低稀土分餾萃取分離工藝體系的處理量。因此，氫離子在洗滌過程產(chǎn)生的副作用，使得稀土分餾萃取分離的級(jí)效率下降、級(jí)數(shù)增加、酸堿消耗量增大，分離成本升高。
[0006]總而言之，現(xiàn)有釤銪釓富集物Sm/Eu/Gd分離工藝依然存在酸堿試劑消耗較大、萃取級(jí)數(shù)較多、分離成本較高等缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有釤銪釓富集物Sm/Eu/Gd分離工藝存在酸堿試劑消耗較大、萃取級(jí)數(shù)較多、分離成本較高之缺點(diǎn)，提出一種新的Sm/Eu/Gd分離釤銪釓富集物工藝方法，通過二進(jìn)三出分餾萃取技術(shù)降低萃取量和洗滌量，通過萃酸段消除氫離子洗滌的副作用，實(shí)現(xiàn)降低稀土分離的酸堿消耗、提高釤銪釓富集物分餾萃取級(jí)效率、降低稀土分離的成本。
[0008]本發(fā)明二進(jìn)三出滿載分餾萃取分離釤銪釓富集物的方法，以釤銪釓富集物的氯化稀土水溶液為料液，第三出口設(shè)于分餾萃取體系的萃洗段水相，在洗滌段和反萃段之間設(shè)有以叔胺N235為萃酸劑、磷酸三丁酯(TBP)為破乳劑的萃酸段；利用N235的萃酸作用以實(shí)現(xiàn)釤銪釓富集物二進(jìn)三出分餾萃取體系中稀土萃取量不低于稀土皂化量。
[0009]本發(fā)明工藝方案如下:
I)稀土料液
以釤銪釓富集物的氯化稀土水溶液為料液，稀土料液中稀土濃度為1.0 M?1.5 M，pH值為I?4。將稀土料液分成二份；以稀土元素計(jì)，第一份稀土料液中的釤摩爾分?jǐn)?shù)不低于第二份中的釤摩爾分?jǐn)?shù)，第二份稀土料液中的釓摩爾分?jǐn)?shù)不低于第一份中的釓摩爾分?jǐn)?shù)。
[0010]2)稀土萃取有機(jī)相
稀土萃取有機(jī)相為P507的煤油或磺化煤油溶液，P507的體積百分比濃度為30%?45% ；以釤Sm皂化有機(jī)相形式加入分餾萃取體系，皂化度為30%?40%。
[0011]3)洗滌液
洗滌液為釓Gd的溶液，其稀土濃度為0.63 M?0.90 M，pH值為I?4。
[0012]4)分餾萃取體系
分餾萃取體系為二進(jìn)三出分餾萃取體系，由萃取段、萃洗段和洗滌段構(gòu)成，第三出口設(shè)于萃洗段水相，第三出口將萃洗段分為前萃洗段和后萃洗段。釤Sm皂化有機(jī)相從第I級(jí)萃取槽進(jìn)入分餾萃取體系；第一份釤銪釓富集物稀土料液從萃取段與前萃洗段的交界級(jí)進(jìn)入分餾萃取體系；第二份釤銪釓富集物稀土料液從后萃洗段與洗滌段的交界級(jí)進(jìn)入分餾萃取體系；洗滌液從最后I級(jí)萃取槽進(jìn)入分餾萃取體系。第I級(jí)萃取槽平衡水相為釤組分水溶液，摩爾百分?jǐn)?shù)為85.7%?86.9%的釤組分水溶液轉(zhuǎn)入稀土皂化段，其余13.1%?14.3%則為釤組分產(chǎn)品；最后I級(jí)萃取槽平衡有機(jī)相為負(fù)載釓Gd的有機(jī)相，全部轉(zhuǎn)入反萃段。
[0013]5)反萃段
以負(fù)載釓Gd的有機(jī)相為待反萃原料，以3.5 M?5.0 M鹽酸為反萃劑，逆流反萃將負(fù)載于有機(jī)相的釓反萃至水相。反萃段出口有機(jī)相為再生稀土萃取有機(jī)相，全部循環(huán)轉(zhuǎn)入堿皂化段；反萃段出口萃余水相為含酸的釓水溶液，全部轉(zhuǎn)入萃酸段。
[0014]6)萃酸段
萃酸有機(jī)相為N235和磷酸三丁酯的煤油或磺化煤油溶液，N235的體積百分比濃度為15%?30%，磷酸三丁酯的體積百分比濃度為10%?25%。逆流萃取除去含酸禮水溶液中的鹽酸。萃酸段出口有機(jī)相為負(fù)載鹽酸和非稀土元素的N235有機(jī)相；萃酸段出口水相為釓水溶液，摩爾百分?jǐn)?shù)為80.8%?81.2%的釓水溶液用作洗滌液，其余18.8%?19.2%則為釓的
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[0015]7)稀土產(chǎn)品
獲得三種稀土產(chǎn)品:從分餾萃取體系第I級(jí)萃取槽萃余水相中獲得釤Sm的產(chǎn)品；從前萃洗段與后萃洗段的交界級(jí)萃取槽萃余水相中獲得中銪Eu富集物產(chǎn)品；從萃酸段的萃余水相中獲得釓Gd的產(chǎn)品。
[0016]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):與現(xiàn)有洗滌段水相三出口 Sm/Eu/Gd分離工藝相比，本發(fā)明能大幅度降低稀土分離工藝過程的酸堿消耗，其中無機(jī)堿(有機(jī)相皂化用堿和中和反萃余液中鹽酸用堿)消耗量可下降52.8%?54.1%，鹽酸(洗滌用酸和反萃用酸)的消耗量可下降12.6%?15.1%;稀土萃取分離工藝過程的廢水排放量明顯減少，稀土分離的綠色化程度明顯提高；萃取槽級(jí)數(shù)可減少12.6%?20.8%，稀土萃取分離工藝的總投資下降；分離成本顯著下降；N235不但可以萃取除去稀土溶液中的鹽酸，而且可以同時(shí)萃取除去稀土溶液中非稀土雜質(zhì)，比如鐵、鉛、銅等，從而提尚禮廣品的質(zhì)量；禮溶液的濃度有明顯提尚，有利于后處理工藝；分離工藝的處理量也有一定程度的提高。
【附圖說明】
[0017]圖1為Sm/Eu/Gd分離釤銪釓富集物二進(jìn)三出滿載分餾萃取體系結(jié)構(gòu)示意圖。圖1中，皂化段、反萃段和萃酸段為分餾萃取體系的輔助部分，HR表示酸性磷萃取劑P507。圖1不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的任何限制。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明所述的二進(jìn)三出滿載分餾萃取分離釤銪釓富集物的方法作進(jìn)一步描述。
[0019]實(shí)施例1:1)稀土料液
第一份釤銪釓富集物氯化稀土水溶液，其稀土濃度為1.2 M，pH值為2 ;以稀土元素計(jì)，釤Sm的摩爾分?jǐn)?shù)為0.42，銪Eu的摩爾分?jǐn)?shù)為0.08，釓Gd的摩爾分?jǐn)?shù)為0.50。
[0020]第二份釤銪釓富集物氯化稀土水溶液，其稀土濃度為1.2 M, pH值為I ;以稀土元素計(jì)，釤Sm的摩爾分?jǐn)?shù)為0.42，銪Eu的摩爾分?jǐn)?shù)為0.08，禮Gd的摩爾分?jǐn)?shù)為0.50。
[0021]以稀土離子摩爾比計(jì)，第一份稀土料液與第二份稀土料液的進(jìn)料量之比為1:1。
[0022]2)稀土萃取有機(jī)相
稀土萃取有機(jī)相為P507的煤油溶液，P507的體積百分比濃度為36% ；以釤Sm皂化有機(jī)相形式加入分餾萃取體系，皂化度為35%。
[0023]3)洗滌液
洗滌液為釓Gd的溶液，其稀土濃度為0.8108 M，pH值為3。
[0024]4)分餾萃取體系
二進(jìn)三出分餾萃取體系由95級(jí)萃取槽構(gòu)成，其中萃取段19級(jí)，前萃洗段7級(jí)，后萃洗段5級(jí)，洗滌段64級(jí)。釤Sm皂化有機(jī)相從第I級(jí)萃取槽進(jìn)入分餾萃取體系；第一份釤銪釓富集物稀土料液從第19級(jí)進(jìn)入分餾萃取體系；第二份釤銪釓富集物稀土料液從第31級(jí)進(jìn)入分餾萃取體系；洗滌液從第95級(jí)進(jìn)入分餾萃取體系。第I級(jí)萃取槽平衡水相為釤的水溶液，摩爾百分?jǐn)?shù)為85.81%的釤液轉(zhuǎn)入稀土皂化段，其余14.19%釤液為產(chǎn)品；第95級(jí)萃