二進三出分餾萃取分組分離二種混合稀土的方法
【專利摘要】二進三出分餾萃取分組分離二種混合稀土的方法，用于同時處理2種稀土原料、獲取3種產品。二進料口–洗滌段三出口分餾萃取體系由萃取段、萃洗段、前洗滌段和后洗滌段構成。稀土皂化有機相從第1級進入分餾萃取體系；第一種稀土料液從萃取段與萃洗段的交界處進入；第二種稀土料液從萃洗段和前洗滌段的交界處進入；洗滌液從最后一級進入。第1級萃余水相為第一個出口；最后1級負載有機相為第二個出口；前洗滌段與后洗滌段交界級萃余水相為第三出口。二進三出P507分餾萃取Nd/Sm～Dy/Ho分組分離輕稀土礦和中釔富銪稀土礦，與現有稀土分餾萃取工藝相比較，皂化堿的消耗量下降7%～42%、洗滌酸的消耗量下降8%～45%、萃取槽級數下降52%～67%。
【專利說明】二進三出分餾萃取分組分離二種混合稀土的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及二進三出分餾萃取分組分離二種混合稀土的方法，特別是涉及一種在同一分餾萃取體系中設有2個稀土料液進料口和3個稀土產品溶液出口，以2 -乙基己基膦酸單2 -乙基己基酯(簡稱？507?為萃取劑、以輕稀土礦(氟碳鈰礦或獨居石稀土礦)氯化稀土溶液為第一種稀土料液、中釔富銪礦氯化稀土溶液為第二種稀土料液，?制/3111?07/抱?分組分離氯化混合稀土料液的工藝方法。本發(fā)明屬于濕法冶金中的萃取分離【技術領域】。
【背景技術】
[0002]稀土礦物有二百多種，通常分為輕稀土元素為主(即中重稀土元素含量較少)的輕稀土礦和中重稀土元素含量較高的中重稀土礦。輕稀土礦主要有氟碳鈰礦(輕稀土元素約占97%)和獨居石稀土礦(輕稀土元素約占9290；中重稀土礦主要有中釔富銪稀土礦(中重稀土元素約占45%)和高釔礦(中重稀土元素大于7090。稀土萃取分離是以消耗酸和堿為代價而實現的。一種稀土礦的全分離流程的數目理論上有數以萬種可能的分離工藝流程。在混合稀土的全分離工藝流程中，第一次切割對全分離工藝流程的酸堿消耗具有重大影響。比如，氟碳鈰礦的第一次切割通常為?制/--分組分離。中釔富銪稀土礦的第一次切割通常為--07/?)?三出口分組分離。由于--分組分離時，氟碳鋪礦或獨居石稀土礦的難萃組分和易萃組分的比例不均衡，導致其分離工藝流程的酸堿消耗較大。與僅處理一種稀土礦的傳統(tǒng)分餾萃取工藝相比較，能夠同時處理二種稀土礦的二進料口分餾萃取工藝能夠有效地降低酸堿消耗。目前，氟碳鈰礦、獨居石稀土礦和中釔富銪稀土礦均是建立各自獨立的分離線來組織生產的。這種基于稀土礦來獨自建立不同生產線的辦法，存在分離效率低、化工試劑消耗高、分離成本高等缺點。
【發(fā)明內容】
[0003]本發(fā)明的目的是針對現有輕稀土礦(氟碳鈰礦或獨居石稀土礦)和中釔富銪稀土礦獨自建立不同萃取分離生產線之現狀，存在重復建設、酸堿消耗較高、稀土分離成本較高等缺點，提出一種“二進料口 -三出口”分餾萃取同時分離輕稀土礦(氟碳鈰礦或獨居石稀土礦)和中釔富銪稀土礦的新工藝方法，避免重復建設、進一步降低酸堿消耗、降低稀土分離的成本。
[0004]本發(fā)明二進三出分餾萃取分組分離二種混合稀土的方法，在同一分餾萃取體系中設有2個稀土料液進料口和3個稀土產品溶液出口，第三出口設于洗滌段，用于同時處理2種稀土原料、獲取3種產品；具體通過--07/?)?分組分離氟碳鋪礦或獨居石稀土礦和中釔富銪稀土礦來實現:
(1)稀土料液第一種稀土料液為氟碳鈰礦或獨居石稀土礦的氯化稀土水溶液，第二種稀土料液為中釔富銪稀土礦的氯化稀土水溶液；稀土料液中稀土濃度為0.5 1?1.5 1，邱值為1?5 ；以稀土離子摩爾比計，中釔富銪稀土礦料液與氟碳鈰礦或獨居石稀土礦料液的進料量之比為 1: 1 ?1: 10。
[0005](2)有機相
有機相為？507的煤油或磺化煤油溶液，？507的體積百分比濃度為30%?45% ；以稀土皂化有機相形式加入分餾萃取體系，皂化度為30%?40%。
[0006](3)洗滌液
洗滌液為2 1?4 1的鹽酸溶液。
[0007](4)分餾萃取體系
二進料口 -洗滌段三出口分餾萃取體系由萃取段、萃洗段、前洗滌段和后洗滌段構成。前洗滌段和后洗滌段合稱為洗滌段。稀土皂化有機相從第1級進入分餾萃取體系；第一種稀土料液從萃取段與萃洗段的交界處進入分餾萃取體系；第二種稀土料液從萃洗段和前洗滌段的交界處進入分餾萃取體系；洗滌液從最后一級進入分餾萃取體系。第1級萃余水相為稀土產品的第一個出口 ；最后1級負載有機相為稀土產品的第二個出口 ；前洗滌段與后洗滌段交界級萃余水相為稀土產品的第三出口。
[0008](5)稀土產品
從第1級的萃余水相中獲得輕稀土元素匕?制產品；從前洗滌段與后洗滌段交界級水相中獲得中重稀土 &11?07富集物產品；從最后1級的負載有機相中獲得重稀土元素只0?匕及V產品。
[0009]本發(fā)明的優(yōu)點:與等價的現有稀土分離工藝方法相比，能大幅度降低稀土分離工藝過程的酸堿消耗，其中皂化堿(比如氫氧化鈉、氨水等堿性皂化試劑)的消耗量可下降7%?42%，洗滌酸(比如鹽酸等)的消耗量可下降8%?45% ；萃取分離工藝過程的廢水排放量大幅度減少；萃取分離工藝的總投資下降，萃取槽級數可下降52%?67% ；分離成本顯著下降。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1為二進料口 -洗漆段三出口分懼萃取?制/3111?07/--分組分離輕稀土礦和中釔富銪稀土礦的萃取體系結構示意圖。
[0011]二進料口 -洗滌段三出口分餾萃取體系由萃取段、萃洗段、前洗滌段和后洗滌段構成。第1級至第〃級為萃取段，萃取段的級數為〃級；第〃—1級至第/7+(級為萃洗段，萃洗段級數為七級；第〃—1級至第卜1級為前洗滌段，第/至第/7+(級為后洗滌段；前洗滌段和后洗滌合稱為洗滌段，自第/7+(+1級至/7+(+仿級，級數為0級。第〃級為稀土料液的第一個進料口 ；第/7+(級為稀土料液的第二個進料口。第1級(萃余水相)為稀土產品的第一個出口仿級(負載有機相)為稀土產品的第二個出口 ；位于前洗滌段和后洗滌段的交界處的第1級(萃余水相)為稀土產品的第三出口。
【具體實施方式】
[0012]下面結合具體實施例對本發(fā)明所述的二進三出分餾萃取分組分離二種混合稀土的方法作進一步描述。
[0013]實施例1: (1)稀土料液
第一種稀土料液為氟碳鈰礦的氯化稀土水溶液，其稀土濃度為1.0 1，￠)?值為3 ；以稀土元素計，輕稀土元素匕?制的摩爾分數為0.97，&II?07的摩爾分數為0.01，此?匕及V的摩爾分數為0.02。
[0014]第二種稀土料液為中釔富銪稀土礦的氯化稀土水溶液，其稀土濃度為1.0 1，？?。≈捣秶? ；以稀土元素計，輕稀土元素匕?制的摩爾分數為0.55，&II?07的摩爾分數為0.15，恥?匕及V的摩爾分數為0.30。
[0015]以稀土離子摩爾比計，中釔富銪稀土礦料液與氟碳鈰礦料液的進料量之比為1:3。
[0016](2)有機相
有機相為？507的煤油溶液，？507的體積百分比濃度為35% ；以輕稀土匕?制皂化有機相形式加入分餾萃取體系，皂化度為35%。
[0017](3)洗滌液
洗滌液為3 I的鹽酸溶液。
[0018](4)分餾萃取體系
輕稀土匕?制皂化有機相從第1級進入分餾萃取體系；氟碳鈰礦料液從第7級進入分餾萃取體系；中釔富銪稀土礦料液從第10級進入分餾萃取體系；洗滌液從第34級進入分餾萃取體系。
[0019]其他萃取工藝參數如下:歸一化萃取量^=2.95452，歸一化洗滌量,=2.64849。萃取量:氟碳鈰礦稀土料液進料量:中釔富銪稀土礦料液進料量:洗滌量=2.95452: 3:
1: 2.64849 (稀土離子摩爾比
[0020](5)稀土產品
從第1級的萃余水相中獲得輕稀土元素匕?制產品，該產品的輕稀土相對純度大于99.999%，輕稀土元素匕?制的收率為99.99% ；從第14級的萃余水相中獲得中重稀土8111?07富集物產品，該產品的&11?07相對純度為76.80%，稀土元素&II?的收率為99.96% ；從第34級的負載有機相中獲得重稀土元素設)?匕及V產品，該產品的此?匕及X相對純度大于99.99%，稀土元素恥?匕及V的收率為85.0%。
[0021](6)分離效果對比
與現有工藝(氟碳鋪礦30級--分組、41級&II?07/--分組，以及中乾富銪稀土礦32級--07/--分組)獲得相同的產品相比，本發(fā)明的有機相皂化用的堿性試劑消耗量下降18.8% ；洗滌劑鹽酸消耗量下降20.6% ；萃取槽級數減少69級，下降67.0%。
[0022]實施例2:
(1)稀土料液
第一種稀土料液為氟碳鈰礦的氯化稀土水溶液，其稀土濃度為0.5 1，邱值為5 ；以稀土元素計，輕稀土元素匕?制的摩爾分數為0.97，&II?07的摩爾分數為0.01，此?匕及V的摩爾分數為0.02。
[0023]第二種稀土料液為中釔富銪稀土礦的氯化稀土水溶液，其稀土濃度為1.5 1，？?。≈捣秶? ；以稀土元素計，輕稀土元素匕?制的摩爾分數為0.55，&II?07的摩爾分數為0.15，恥?匕及V的摩爾分數為0.30。
[0024]以稀土離子摩爾比計，中釔富銪稀土礦料液與氟碳鈰礦料液的進料量之比為1:10
[0025](2)有機相
有機相為？507的磺化煤油溶液，？507的體積百分比濃度為30% ；以輕稀土匕?制皂化有機相形式加入分懼萃取體系，阜化度為40%。
[0026](3)洗滌液
洗滌液為2 I的鹽酸溶液。
[0027](4)分餾萃取體系
輕稀土匕?制皂化有機相從第1級進入分餾萃取體系；氟碳鈰礦料液從第6級進入分餾萃取體系；中釔富銪稀土礦料液從第9級進入分餾萃取體系；洗滌液從第35級進入分懼萃取體系。
[0028]其他萃取工藝參數如下:歸一化萃取量^=2.89435，歸一化洗滌量,=2.60632。萃取量:氟碳鈰礦稀土料液進料量:中釔富銪稀土礦料液進料量:洗滌量=2.89435: 1:
1: 2.60632 (稀土離子摩爾比
[0029](5)稀土產品
從第1級的萃余水相中獲得輕稀土元素匕?制產品，該產品的輕稀土相對純度大于99.999%，輕稀土元素匕?制的收率為99.99% ；從第14級的萃余水相中獲得中重稀土8111?07富集物產品，該產品的&11?07相對純度為83.26%，稀土元素&II?的收率為99.97% ；從第35級的負載有機相中獲得重稀土元素設)?匕及V產品，該產品的此?匕及X相對純度大于99.99%，稀土元素恥?匕及V的收率為90.0%。
[0030](6)分離效果對比
與現有工藝(氟碳鋪礦30級--分組、42級&II?07/--分組，以及中乾富銪稀土礦33級--07/--分組)獲得相同的產品相比，本發(fā)明的有機相皂化用的堿性試劑消耗量下降7.3% ；洗滌劑鹽酸消耗量下降8.1% ；萃取槽級數減少70級，下降66.7%。
[0031]實施例3:
(1)稀土料液
第一種稀土料液為氟碳鈰礦的氯化稀土水溶液，其稀土濃度為1.5 1，￠)?值為1 ；以稀土元素計，輕稀土元素匕?制的摩爾分數為0.97，&II?07的摩爾分數為0.01，只0?匕及V的摩爾分數為0.02。
[0032]第二種稀土料液為中釔富銪稀土礦的氯化稀土水溶液，其稀土濃度為0.5 1，？??！值范圍5 ；以稀土元素計，輕稀土元素匕?制的摩爾分數為0.55，&II?07的摩爾分數為0.15，恥?匕及V的摩爾分數為0.30。
[0033]以稀土離子摩爾比計，中釔富銪稀土礦料液與氟碳鈰礦料液的進料量之比為1:10。
[0034](2)有機相
有機相為？507的磺化煤油溶液，？507的體積百分比濃度為45% ；以輕稀土匕?制皂化有機相形式加入分懼萃取體系，阜化度為30%。
[0035](3)洗滌液
洗滌液為4 I的鹽酸溶液。
[0036](4)分餾萃取體系
輕稀土匕?制皂化有機相從第1級進入分餾萃取體系；氟碳鈰礦料液從第12級進入分餾萃取體系；中釔富銪稀土礦料液從第15級進入分餾萃取體系；洗滌液從第40級進入分餾萃取體系。
[0037]其他萃取工藝參數如下:歸一化萃取量$=3.16514，歸一化洗滌量#=2.76510。萃取量:氟碳鈰礦稀土料液進料量:中釔富銪稀土礦料液進料量:洗滌量=3.16514: 10:
1: 2.76510 (稀土離子摩爾比
[0038](5)稀土產品
從第1級的萃余水相中獲得輕稀土元素匕?制產品，該產品的輕稀土相對純度大于99.999%，輕稀土元素匕?制的收率為99.99% ；從第19級的萃余水相中獲得中重稀土8111?07富集物產品，該產品的&11?07相對純度為71.21%，稀土元素&II?的收率為99.94% ；從第40級的負載有機相中獲得重稀土元素設)?匕及V產品，該產品的此?匕及X相對純度大于99.99%，稀土元素此?匕及V的收率為80.0%。
[0039](6)分離效果對比
與現有工藝(氟碳鋪礦30級--分組、39級&II?07/--分組，以及中乾富銪稀土礦31級--07/--分組)獲得相同的產品相比，本發(fā)明的有機相皂化用的堿性試劑消耗量下降41.9% ；洗滌劑鹽酸消耗量下降45.3% ；萃取槽級數減少60級，下降60.0%。
[0040]實施例4:
(1)稀土料液
第一種稀土料液為獨居石稀土礦的氯化稀土水溶液，其稀土濃度為1.0 1，邱值為3 ；以稀土元素計，輕稀土元素匕?制的摩爾分數為0.90，&II?07的摩爾分數為0.06,--匕及V的摩爾分數為0.04。
[0041]第二種稀土料液為中釔富銪稀土礦的氯化稀土水溶液，其稀土濃度為1.0 1，？??！值范圍2 ；以稀土元素計，輕稀土元素匕?制的摩爾分數為0.55，&II?07的摩爾分數為
0.15，恥?匕及V的摩爾分數為0.30。
[0042]以稀土離子摩爾比計，中釔富銪稀土礦料液與獨居石稀土礦料液的進料量之比為1: 3。
[0043](2)有機相
有機相為？507的煤油溶液，？507的體積百分比濃度為35% ；以輕稀土匕?制皂化有機相形式加入分餾萃取體系，皂化度為35%。
[0044](3)洗滌液
洗滌液為3 I的鹽酸溶液。
[0045](4)分餾萃取體系
輕稀土匕?制皂化有機相從第1級進入分餾萃取體系；獨居石稀土礦料液從第11級進入分餾萃取體系；中釔富銪稀土礦料液從第14級進入分餾萃取體系；洗滌液從第48級進入分餾萃取體系。
[0046]其他萃取工藝參數如下:歸一化萃取量^=3.36467，歸一化洗滌量,=2.93963。萃取量:獨居石稀土礦料液進料量:中釔富銪稀土礦料液進料量:洗滌量=3.36467: 5:
1: 2.93963 (稀土離子摩爾比
[0047](5)稀土產品
從第1級的萃余水相中獲得輕稀土元素匕?制產品，該產品的輕稀土相對純度大于99.999%，輕稀土元素匕?制的收率為99.99% ；從第19級的萃余水相中獲得中重稀土8111?07富集物產品，該產品的&11?07相對純度為76.80%，稀土元素&II?的收率為99.96% ；從第48級的負載有機相中獲得重稀土元素設)?匕及V產品，該產品的此?匕及X相對純度大于99.99%，稀土元素恥?匕及V的收率為85.0%。
[0048](6)分離效果對比
與現有工藝(獨居石稀土礦30級--分組、39級&II?07/--分組，以及中宇乙富銪稀土礦32級--07/--分組)獲得相同的產品相比，本發(fā)明的有機相皂化用的堿性試劑消耗量下降37.3% ；洗滌劑鹽酸消耗量下降40.7% ；萃取槽級數減少53級，下降52.5%。
【權利要求】
1.二進三出分餾萃取分組分離二種混合稀土的方法，其特征在于:1個分餾萃取體系中設有2個稀土料液進料口和3個稀土產品溶液出口，第三出口設于洗滌段，用于同時處理2種稀土原料、獲取3種產品；具體通過?Nd/Sm?Dy/Ho?分組分離氟碳鋪礦或獨居石稀土礦和中釔富銪稀土礦來實現: (1)稀土料液 第一種稀土料液為氟碳鈰礦或獨居石稀土礦的氯化稀土水溶液，第二種稀土料液為中釔富銪稀土礦的氯化稀土水溶液；稀土料液中稀土濃度為0.5 M?1.5 M，pH值為I?5 ;以稀土離子摩爾比計，中釔富銪稀土礦料液與氟碳鈰礦或獨居石稀土礦料液的進料量之比為 1:1 ?1: 10 ; (2)有機相 有機相為P507的煤油或磺化煤油溶液，P507的體積百分比濃度為30%?45% ;以稀土皂化有機相形式加入分餾萃取體系，皂化度為30%?40% ； (3)洗滌液 洗滌液為2 M?4 M的鹽酸溶液； (4)分懼萃取體系 二進料口 -洗滌段三出口分餾萃取體系由萃取段、萃洗段、前洗滌段和后洗滌段構成；前洗滌段和后洗滌段合稱為洗滌段；稀土皂化有機相從第I級進入分餾萃取體系，第一種稀土料液從萃取段與萃洗段的交界處進入分餾萃取體系，第二種稀土料液從萃洗段和前洗滌段的交界處進入分餾萃取體系，洗滌液從最后一級進入分餾萃取體系；第I級萃余水相為稀土產品的第一個出口，最后I級負載有機相為稀土產品的第二個出口，前洗滌段與后洗滌段交界級萃余水相為稀土產品的第三出口； (5)稀土產品 從第I級的萃余水相中獲得輕稀土元素La?Nd產品；從前洗滌段與后洗滌段交界級水相中獲得中重稀土 Sm?Dy富集物產品；從最后I級的負載有機相中獲得重稀土元素Ho?Lu及Y產品。
【文檔編號】C22B3/38GK104388709SQ201410574469
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年10月24日 優(yōu)先權日:2014年10月24日
【發(fā)明者】鐘學明, 吳少林, 康建壯 申請人:南昌航空大學