專利名稱：分離重金屬雜質(zhì)制高純稀土的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬稀土金屬化合物領(lǐng)域，提供一種從稀土金屬化合物或其混合物中分離重金屬雜質(zhì)，制備高純稀上化合物的方法。
隨著高科技的發(fā)展，對(duì)稀上化合物的純度要求越來越高，因?yàn)橄⊥粱衔镏挥衅浼兌冗_(dá)到相當(dāng)高的水平時(shí)，它的許多本征性能才能表現(xiàn)出來。例如，電視熒光屏中所用的氧化銪、氧化釔，如果其中含有的鐵、鈷、鎳、銅化合物雜質(zhì)大于3-5ppm，則會(huì)影響熒光屏的亮度。但目前可除去其中重金屬化合物雜質(zhì)的方法不是工藝復(fù)雜就是不易連續(xù)生產(chǎn)。中國(guó)專利申請(qǐng)(甘肅稀土公司，申請(qǐng)?zhí)?9101083.1)提供了一種用沉淀法從稀土溶液中分離重金屬的方法。
本發(fā)明提供一種用萃取法從稀上化合物或其混合物中分離重金屬化合物雜質(zhì)，而獲得高純稀土化合物的方法，萃有雜質(zhì)的萃取劑經(jīng)反萃后可循環(huán)使用。本方法設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便并可連續(xù)或自動(dòng)化生產(chǎn)，產(chǎn)品純度高，重金屬雜質(zhì)低于0.5ppm。
本發(fā)明根據(jù)軟硬酸堿理論的硬親硬、軟親軟原理，選用含硫、氮配位原子的有機(jī)萃取劑，利用其與重金屬離子易于絡(luò)合，這些離子至少包括常存在于稀上中的鐵、鈷、鎳、銅、鉛、汞等離子，而難與稀上金屬離子絡(luò)合的特點(diǎn)將重金屬化合物從稀土化合物或其混合物中分離出來從而得到高純度的稀土化合物。
本發(fā)明方法包括一、配制待純化的稀土化合物或其混合物的水溶液或稱料液將含有上述重金屬化合物雜質(zhì)的稀上化合物或其混合物配制成濃度為0.5-1.0摩爾，pH為1-3的水溶液。所述的稀土化合物可以是稀土硝酸鹽、高氯酸鹽或其氯化物等形式。所含的雜質(zhì)至少包括鐵、鈷、鎳、銅、鉛、汞等離子或其中一部分離子。
二、選用萃取劑進(jìn)行萃取可選用的萃取劑有兩種類型萃取劑Ⅰ包括硫代膦酸或其酯類，或者選用硫代磷酸酯類，它們的通式分別為
式中R1、R2、R3、R4、R5、R6相同也可以不相同，它們分別可以是C8-20的直鏈或支鏈烷基或它們的混合物。
萃取劑Ⅱ?yàn)橥ㄊ?Ⅳ)的8-羥基喹啉烴基衍生物，式中R7為C8-20的直鏈或支鏈烷基或者烯烴基或它們的混合物。
將以上萃取劑Ⅰ和Ⅱ分別用稀釋劑脂肪烴或煤油制成0.1-1.0摩爾的溶液。根據(jù)待純化料液含有的重金屬化合物種類和數(shù)量，可選用萃取劑Ⅰ或Ⅱ萃取1-4次，或者先后分別用不同的萃取劑各萃取1-2次。即將上述的萃取劑溶液與待純化的稀土水溶液混合振蕩平衡1-8小時(shí)，平衡溫度15-30℃，最好在20-25℃。二者相比可根據(jù)雜質(zhì)量的多少而定，在1-5之間。平衡后靜置分相。有機(jī)相經(jīng)用1-10摩爾鹽酸反萃1-4次后循環(huán)使用。水相用與前一次相同的萃取劑溶液如上法重復(fù)萃取1-4次，重復(fù)的方法可采用錯(cuò)流或多級(jí)逆流方式，或者用與前一次不同的萃取劑的溶液如上法萃取1-4次。此時(shí)的有機(jī)相也用上述方法反萃后循環(huán)使用。水相即純化了的稀土化合物或其混合物溶液，其中重金屬雜質(zhì)低于0.5ppm，用常規(guī)方法即可得到高純稀土化合物。本發(fā)明方法的流程見示意圖。
為了更清楚地說明本發(fā)明列出以下實(shí)例，但這些對(duì)本發(fā)明的范圍無任何限制。
實(shí)例1配制0.5摩爾的氯化鑭稀土溶液，其中所含重金屬雜質(zhì)離子有Cu++43.7ppm，Co++58.0ppm，·Ni++62.5ppm，料液pH為2。
萃取劑選用通式(Ⅰ)的化合物，式中的R1與R2相同為
用正辛烷為稀釋劑配制成濃度為0.49摩爾的萃取劑溶液。在20-25℃，相比為1。將料液與萃取劑溶液混合振蕩平衡8小時(shí)，如此錯(cuò)流共萃取兩次，有機(jī)相用6摩爾鹽酸反萃四次循環(huán)使用，水相用常規(guī)方法除去水，得高純氯化鑭，其殘余雜質(zhì)離子分別為Co++0.02ppm，Ni++＜0.06ppm，Cu++＜0.015ppm。
實(shí)例2料液與實(shí)例1相同，萃取劑選用通式(Ⅲ)的化合物，式中R5，R6相同為
，萃取一次，振蕩平衡7小時(shí)。
產(chǎn)物中殘余雜質(zhì)離子分別為Co++＜0.075ppm，Ni++0.1ppm，Cu++＜0.015ppm。
實(shí)例3除料液中含有重金屬雜質(zhì)離子Fe+++55.0ppm，Cu++43.7ppm外其它與上述實(shí)例相同，萃取劑為通式(Ⅳ)的化合物，式中R7為
的混合物。
產(chǎn)物中殘余雜質(zhì)離子分別為Fe+++0.25ppm，Cu++＜0.015ppm。
實(shí)例4用實(shí)例1和3料液的混合物和方法進(jìn)行萃取，只是第一次用例1的萃取劑溶液，第二次用例3的萃取劑溶液。
產(chǎn)物中殘余雜質(zhì)離子分別為Fe+++0.35ppm，Co++0.25ppm，Ni++＜0.06ppm，Cu++＜0.015ppm。
流程示意圖簡(jiǎn)要說明1.料液2.萃取劑的溶液3.混合澄清槽Ⅰ4.反萃槽Ⅰ5.反萃液6.廢酸7.經(jīng)萃取劑純化后的料液8.與前一萃取劑不同的萃取劑的溶液9.混合澄清槽Ⅱ10.反萃槽Ⅱ11.反萃液12.廢酸13.萃有雜質(zhì)的另一種萃取劑的溶液14.高純稀土溶液如果只用一種萃取劑，通過3、4兩個(gè)槽即可進(jìn)行純化。
權(quán)利要求
1.一種從稀土化合物或其混合物中分離重金屬化合物雜質(zhì)制高純稀土化合物的方法，其特征在于用萃取法，所述的重金屬至少包括鐵、鈷、鎳、銅、鉛或汞的化合物或它們中的混合物，所述方法包括(1)配制料液將待純化的稀土制成pH為1-3，0.5-1摩爾的水溶液，(2)配制萃取劑選用不同類型的萃取劑Ⅰ和Ⅱ分別溶于稀釋劑脂肪烴或煤油中制成濃度為0.1-1摩爾的溶液，萃取劑Ⅰ包括硫代膦酸或其酯類或者選用硫代磷酸酯類，它們的通式分別為
式中R1、R2、R3、R4、R5、R6相同也可以不相同，它們分別可以是C8-20的直鏈或支鏈烷基或它們的混合物。萃取劑Ⅱ?yàn)?-羥基喹啉烴基衍生物類，通式為
式中R7為C8-20的直鏈或支鏈烷基或者烯烴基或它們的混合物。使料液與上述任一萃取劑的溶液，于15-30℃混合振蕩，平衡時(shí)間為1-8小時(shí)，相比1-5，平衡后靜置分相，有機(jī)相用4-10摩爾鹽酸反萃1-4次循環(huán)使用，水相采用錯(cuò)流或逆流方式用與前次相同或不同萃取劑的溶液萃取1-4次，有機(jī)相如上所述反萃后循環(huán)使用，水相為高純稀上化合物。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述的稀土化合物為氯化鑭，含重金屬雜質(zhì)鈷、鎳、銅的化合物，料液pH為2，濃度0.5摩爾，相比為1，稀釋劑為正辛烷，萃取劑為通式(Ⅰ)的化合物，式中R1和R2相同為
在20-25℃，料液與萃取劑溶液混合振蕩平衡8小時(shí)，有機(jī)相用6摩爾鹽酸反萃兩次循環(huán)使用，水相再如上法萃取一次得高純氯化鑭。
3.按照權(quán)利要求1和2的方法，其特征在于，所用的萃取劑為通式(Ⅲ)的化合物，式中R5和R6相同為
4.按照權(quán)利要求1和2的方法，其特征在于，料液含鐵和銅的化合物雜質(zhì)，所用的萃取劑為通式(Ⅳ)的化合物，式中的R7為
的混合物。水相中為高純氯化鑭。
5.按照權(quán)利要求1、2和4的方法，其特征在于，料液中含重金屬雜質(zhì)鐵、鈷、鎳和銅的化合物，分別使用權(quán)利要求2和4所用的萃取劑溶液各萃取1-2次。
全文摘要
一種用萃取法從稀土化合物或其混合物中分離重金屬化合物雜質(zhì)制高純稀土的方法。將稀土制成合適濃度的水溶液，在室溫左右，與萃取劑混合振蕩平衡1—8小時(shí)。萃取劑包括硫代膦酸或其酯類，或者硫代磷酸酯類以及8-羥基喹啉烴基衍生物類兩種類型。稀釋劑選用脂肪烴或煤油。萃取劑經(jīng)用鹽酸反萃后循環(huán)使用。此法純化后的稀土中各重金屬雜質(zhì)低于0.5ppm。
文檔編號(hào)C01F17/00GK1063718SQ92100069
公開日1992年8月19日 申請(qǐng)日期1992年1月14日 優(yōu)先權(quán)日1992年1月14日
發(fā)明者黃春輝, 李標(biāo)國(guó), 周永芬, 何俊英 申請(qǐng)人:北京大學(xué)