本發(fā)明涉及一種對稀土硫酸焙燒礦中各種稀土元素的提取富集方法，屬于稀土富集領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
稀土是當(dāng)今世界各國改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)、發(fā)展高新技術(shù)和國防尖端技術(shù)不可或缺的重要戰(zhàn)略資源。隨著科技的不斷進步和應(yīng)用技術(shù)的不斷突破，單一稀土氧化物的價值越來越大。稀土元素在石油、化工、冶金、紡織、陶瓷、玻璃、永磁材料等領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用。目前工業(yè)上分離稀土用的比較多的方法P204、P205多次萃取分離，但是萃取效率低，為了改進工藝，提高稀土資源的利用效率，探索一種簡單、高效的混合稀土分離富集方法分離出稀土元素顯得及其必要，為此我們探究使用新的稀土萃取劑N,N,N’,N’-四辛基-3-氧戊二酰胺簡稱TODGA在硫酸環(huán)境下富集稀土，不僅可以將4種輕稀土很好的從混合礦樣中分離富集，還能夠?qū)⑹Ｏ碌?0種重稀土也萃取出來，得到了很理想的效果。
溶劑萃取是一個應(yīng)用領(lǐng)域廣闊的分離提純方法，廣泛應(yīng)用于濕法冶金、石油化工、有色金屬冶煉、核燃料提取純化、制藥和環(huán)境保護等工業(yè)領(lǐng)域，已經(jīng)成為稀土、有色金屬工業(yè)分離制取純金屬的重要手段。化工流程始終在追求高效率、環(huán)境友好和零排，溶劑萃取分離流程亦不例外。因此，探究新的更高效、更環(huán)保、工藝更為簡單的溶劑萃取分離方法將使化工試劑酸堿消耗下降，且工業(yè)排放減少，利于綠色環(huán)保。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決稀土工業(yè)對稀土萃取的環(huán)境的需求、萃取劑選擇及萃取條件的優(yōu)化等技術(shù)問題，因此提供一種采用TODGA萃取技術(shù)從稀土硫酸焙燒礦中同時富集稀土元素的方法。
為了達到上述的目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種從稀土硫酸焙燒礦中同時富集14種稀土元素的方法，其特征在于，在硫酸環(huán)境中，TODGA為萃取劑通過液液萃取的方式實現(xiàn)從稀土硫酸焙燒礦中同時富集鑭、鈰、鐠、釹、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥、釔14種稀土元素，包括如下步驟：
(1)：稀土硫酸鹽浸取液的制備：量取稀土硫酸焙燒礦于容器中，以一定質(zhì)量比與去離子水混合，加入適量硫酸，在浸取溫度下加熱數(shù)小時使之溶解，收集清液即得稀土硫酸鹽浸取液；
(2)：萃取劑溶液、待分離溶液和反萃取混酸溶液的制備：a溶液：取TODGA用稀釋劑稀釋，得到萃取劑溶液；b溶液：取配制好的稀土硫酸鹽浸取液，用硫酸調(diào)節(jié)酸度后放置冷卻備用，得到待分離溶液；c溶液：配制反萃取所需的鹽酸與硝酸的混合酸溶液，放置冷卻備用，得到反萃取混酸溶液；
(3)：萃取分離：利用液液萃取法，將步驟(2)中的a溶液和b溶液以一定體積比混合于分液漏斗中，振蕩搖勻，使稀土離子絡(luò)合至有機相，分離有機相和水相；
(4)：反萃取富集：取步驟(3)中的有機相于分液漏斗中，用步驟(2)中的c溶液和去離子水作為兩種水相，依次對有機相進行萃取，兩種水相使用順序不固定，利用液液萃取法使稀土離子轉(zhuǎn)移至水相中，即實現(xiàn)了使用TODGA萃取技術(shù)從稀土硫酸焙燒礦中富集稀土元素。
所述步驟(1)中稀土硫酸焙燒礦與去離子水的質(zhì)量比為1:(30～150)；稀土硫酸焙燒礦與硫酸(以98％硫酸計)的質(zhì)量比為1：(0.5～3)，浸取溫度為30～100℃；浸取時間為1～10小時；浸取液稀土離子總濃度為4.0～20.0g/L。
所述步驟(2)中a溶液的稀釋劑為煤油，其密度為0.8g/mL，TODGA與稀釋劑的質(zhì)量比為1：(15～60)。
所述步驟(2)中b溶液為硫酸鹽溶液，用硫酸調(diào)節(jié)酸度后其溶液中硫酸濃度為2.0～9.0mol/L；步驟(2)中c溶液為水相溶液，其為硝酸與鹽酸混合液，其中鹽酸濃度為0.5～5.0mol/L，硝酸與鹽酸的摩爾濃度比為：1：(1～10)。
所述步驟(3)中將a溶液與b溶液混合并搖勻振蕩，b溶液中稀土離子與a溶液中TODGA的質(zhì)量濃度比為1：(1～13)，振蕩時間為3分鐘/次，萃取次數(shù)為1～9次，有機相和水相萃取體積比為1：(0.3～3)。
所述步驟(4)中反萃取法的反萃取條件是c溶液與步驟(3)中萃取法所收集的有機相的體積比為1：(0.3～3)，振蕩時間3分鐘/次，反萃取次數(shù)為1～9次；去離子水與步驟(3)中萃取法所收集的有機相的體積比為(0.5～3)：1，振蕩時間3分鐘/次，反萃取次數(shù)為1～4次。作為水相的c溶液與去離子水使用順序不固定。
根據(jù)上述方法處理后稀土硫酸焙燒礦浸取液中所有稀土離子的總回收率達到82％～95％。
本發(fā)明的上述技術(shù)方案的有益效果如下：
上述混合稀土離子的富集方法符合工業(yè)需求，操作簡單實用，萃取效率高，且該方法對環(huán)境無污染，對稀土元素的選擇性高，可滿足當(dāng)前社會在硫酸體系下利用新型萃取劑對稀土離子的萃取需求。
具體實施方式
為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合具體實施例進行詳細(xì)描述。
下面結(jié)合實施例詳細(xì)解釋本發(fā)明所提供的技術(shù)方案，但不作為對本發(fā)明權(quán)利要求保護范圍的限制。一種從稀土硫酸焙燒礦中同時富集14種稀土元素的方法，具體實施例如下：
實施例1
(1)：稀土硫酸鹽浸取液的制備：取90mL去離子水加熱控溫100℃，不斷攪拌下加入3g稀土硫酸焙燒礦，加入9g濃硫酸，加料后繼續(xù)攪拌1h。冷卻后，過濾得到水浸液，此時，水浸液的稀土離子濃度約為20.0g/L。
(2)：萃取劑溶液、待分離溶液和反萃取混酸溶液的制備：a溶液：移取2mLTODGA稀釋于88mL煤油中即萃取劑溶液。b溶液：取5mL步驟(1)處理得到的溶液，量取3.3mL濃硫酸用21.7mL去離子水稀釋，冷卻后與5mL稀土硫酸溶液混合即得待分離溶液。c溶液：量取11.3mL濃鹽酸，9mL濃硝酸，混合后加水稀釋為270mL反萃取混酸溶液。
(3)：萃取分離：取步驟(2)得到的b溶液30mL，用90mL的a溶液在分液漏斗中混合振蕩萃取，振蕩時間3分鐘萃取1次，得到90mL有機相萃余液。
(4)：反萃取富集：將(3)收集得到的90mL有機相萃余液倒入分液漏斗中，用c溶液進行反萃取，c溶液用量為每次30mL，振蕩時間3分鐘，反萃取9次后，將得到的水相進行減壓旋蒸濃縮，進行ICP測定。礦樣浸取液中稀土離子提取率達到83％以上。
實施例2
(1)：稀土硫酸鹽浸取液的制備：取200mL去離子水加熱控溫65℃，不斷攪拌下加入3g稀土濃硫酸焙燒礦，加料后繼續(xù)攪拌4h，在攪拌中加入6g濃硫酸。冷卻后，過濾得到水浸液，此時，水浸液的稀土離子濃度約為9.0g/L。
(2)：萃取劑溶液、待分離溶液和反萃取混酸溶液的制備：a溶液：移取2.5mLTODGA稀釋于87.5mL煤油中即萃取劑溶液。b溶液：取5mL步驟(1)處理得到的溶液，量取15mL濃硫酸用10mL去離子水稀釋，冷卻后與5mL稀土硫酸溶液混合即得待分離溶液。c溶液：量取113mL濃鹽酸，9mL濃硝酸，混合后加水稀釋為270mL反萃取混酸溶液。
(3)：萃取分離：取步驟(2)得到的b溶液30mL，用45mL的a溶液在分液漏斗中混合振蕩萃取，振蕩時間3分鐘，萃取2次，得到90mL有機相萃合液。
(4)：反萃取富集：將(3)收集得到的90mL有機相萃合液倒入分液漏斗中，用c溶液進行反萃取，c溶液用量為每次45mL，振蕩時間3分鐘，反萃取6次后，將有機相再加入270mL去離子水振蕩萃取，振蕩時間3分鐘，將得到所有水相合并，進行減壓旋蒸濃縮，進行ICP測定。礦樣浸取液中稀土離子提取率達到92％以上。
實施例3
(1)：稀土硫酸鹽浸取液的制備：取300mL去離子水加熱控溫45℃，不斷攪拌下加入3g稀土濃硫酸焙燒礦，加料后繼續(xù)攪拌7h，攪拌過程中加入3g濃硫酸。冷卻后，過濾得到水浸液，此時，水浸液的稀土離子濃度為6.0g/L。
(2)：萃取劑溶液、待分離溶液和反萃取混酸溶液的制備：a溶液：移取1.3mLTODGA稀釋于88.7mL煤油中即萃取劑溶液。b溶液：取5mL步驟(1)處理得到的溶液，量取10mL濃硫酸用15mL去離子水稀釋，冷卻后與5mL稀土硫酸溶液混合即得待分離溶液。c溶液：量取56.5mL濃鹽酸，9mL濃硝酸，混合后加水稀釋為270mL反萃取混酸溶液。
(3)：萃取分離：取步驟(2)得到的b溶液30mL，用30mL的a溶液在分液漏斗中混合振蕩萃取，振蕩時間3分鐘，萃取3次，得到90mL有機相萃合液。
(4)：反萃取富集：將(3)收集得到的90mL有機相萃合液倒入分液漏斗中，用c溶液進行反萃取，c溶液用量為每次54mL，振蕩時間3分鐘，反萃取4次后，有機相再加入45mL去離子水振蕩萃取，振蕩時間3分鐘，重復(fù)兩次，再用54mL的c溶液反萃取一次，將得到的所有水相合并，進行減壓旋蒸濃縮，進行ICP測定。礦樣浸取液中稀土離子提取率達到95％以上。
實施例4
(1)：稀土硫酸鹽浸取液的制備：取450mL去離子水加熱控溫30℃，不斷攪拌下加入3g稀土濃硫酸焙燒礦，加料后繼續(xù)攪拌10h，在攪拌中加1.5g濃硫酸。冷卻后，過濾得到水浸液，此時，水浸液的稀土離子濃度為4.0g/L。
(2)：萃取劑溶液、待分離溶液和反萃取混酸溶液的制備：a溶液：移取5mLTODGA稀釋于85mL煤油中即萃取劑溶液。b溶液：取5mL步驟(1)處理得到的溶液，量取8.00mL濃硫酸用17.00mL去離子水稀釋，冷卻后與5mL稀土硫酸溶液混合即得待分離溶液。c溶液：量取79mL濃鹽酸，9mL濃硝酸，混合后加水稀釋為270mL反萃取混酸溶液。
(3)：萃取分離：取步驟(2)得到的b溶液30mL，用18mL的a溶液在分液漏斗中混合振蕩萃取，振蕩時間3分鐘，萃取5次，得到90mL有機相萃合液。
(4)：反萃取富集：將(3)收集得到的90mL有機相萃合液倒入分液漏斗中，用c溶液進行反萃取，c溶液用量為90mL，振蕩時間3分鐘，靜置分液后，有機相用90mL去離子水振蕩萃取，振蕩時間3分鐘，靜置分液。按上述操作順序，將有機相用c溶液和去離子水交替萃取，各萃取3次，將得到的所有水相合并，進行減壓旋蒸濃縮，進行ICP測定。礦樣浸取液中稀土離子提取率達到92％以上。
實施例5
(1)：稀土硫酸鹽浸取液的制備：取330mL去離子水加熱控溫80℃，不斷攪拌下加入3g稀土濃硫酸焙燒礦，加料后繼續(xù)攪拌6h，在攪拌中加4.5g濃硫酸。冷卻后，過濾得到水浸液，此時，水浸液的稀土離子濃度為5.4g/L。
(2)：萃取劑溶液、待分離溶液和反萃取混酸溶液的制備：a溶液：移取3.8mLTODGA稀釋于86.2mL煤油中即萃取劑溶液。b溶液：取5mL步驟(1)處理得到的溶液，量取12mL濃硫酸用13mL去離子水稀釋，冷卻后與5mL稀土硫酸溶液混合即得待分離溶液。c溶液：量取56.5mL濃鹽酸，9mL濃硝酸，混合后加水稀釋為270mL反萃取混酸溶液。
(3)：萃取分離：取步驟(2)得到的b溶液30mL，用10mL的a溶液在分液漏斗中混合振蕩萃取，振蕩時間3分鐘，萃取9次，得到90mL有機相萃合液。
(4)：反萃取富集：將(3)收集得到的90mL有機相萃合液倒入分液漏斗中，用c溶液進行反萃取，c溶液用量為270mL，振蕩時間3分鐘，靜置分液后，有機相用67mL去離子水振蕩萃取，振蕩時間3分鐘，萃取4次，將得到的所有水相合并，進行減壓旋蒸濃縮，進行ICP測定。礦樣浸取液中稀土離子提取率達到82％以上。
以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。