專利名稱：鋅與稀土分離及堿式碳酸鋅制備工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于濕法冶金領域，涉及從稀土溶液中分離提純鋅并制備堿式碳酸鋅方法。
背景技術：
目前國內(nèi)熒光級氧化銪生產(chǎn)工藝主要有鋅粉還原和電解還原兩種，大部分企業(yè)采用鋅粉還原工藝制備氧化銪。在鋅粉還原工藝中鋅粉分二步加入第一步是在釤銪釓料液中(Eu2O35-12％)加入鋅粉，將Eu3+還原為Eu2+，再與SO42-反應生成硫酸亞銪(Eu SO4)沉淀；第二步是在富銪溶液(Eu2O370-95％)中加入鋅粉，將Eu3+還原為Eu2+。為保證Eu3+有很高的還原率，鋅粉加入要過量，鋅粉將Eu3+還原為Eu2+后，鋅粉轉化成Zn2+。
鋅粉將Eu3+還原為Eu2+按下列化學反應方程式進行；在第一步中過量的鋅粉與硫酸亞銪沉淀混在一起，在硫酸亞銪沉淀過濾后，再用鹽酸和雙氧水溶解制備富銪溶液過程中，這部分鋅粉也參與鹽酸反應，生成氯化鋅和氫氣，氯化鋅進入富銪溶液中。
過量的鋅粉與鹽酸反應按下列化學方程式進行
最終鋅粉全部轉化為Zn2+，進入富銪溶液中。進入富銪溶液中的Zn2+主要分布在三段反應槽中第一段是在鋅粉對釤銪釓料液中Eu3+進行還原后，鋅粉經(jīng)反應生成Zn2+進入釤釓富集物溶液，這部分Zn2+最終富集在對釤釓富集物溶液進行萃取分離的萃取余液中；第二段是在富銪液萃取轉型段(2-乙基己基膦酸單2-乙基己基酯——煤油體系)，富銪溶液中的Zn2+進入富銪液萃取轉型萃取槽，Zn2+隨稀土離子進入到反萃余液中，再經(jīng)還原萃取分離段，最終富集在還原萃取的反萃余液中；第三段在富銪萃取轉型反萃余液中加入鋅粉對Eu3+進行還原，反應生成Zn2+隨Eu2+進入還原萃取分離萃取槽，最終富集在反萃余液中，反萃余液中主要含稀土離子和Zn2+。利用該反萃余液中的剩余酸度對硫酸亞銪洗滌時，其中夾帶的鋅粉被剩余酸溶解，使反萃余液中的Zn2+濃度進一步提高。
在2-乙基己基膦酸單2-乙基己基酯——煤油體系為萃取劑的萃取分離稀土過程中，Zn2+與稀土離子一同參與萃取及反萃取過程，Zn2+參與萃取反應按以下化學反應方程式進行
用鹽酸對含Zn2+萃取劑的反萃取按以下化學反應方程式進行，由于上述反應消耗一定量的萃取劑皂化液(碳酸氫銨、氨水或氫氧化鈉)和鹽酸等化工試劑，影響萃取劑對稀土的萃取容量，降低設備的處理能力，增加生產(chǎn)成本，并對工藝流程產(chǎn)生不良的影響。對稀土來說Zn2+是雜質(zhì)，最終Zn2+一部分隨稀土沉淀，進入稀土產(chǎn)品中，影響稀土產(chǎn)品的質(zhì)量，另一部分隨廢液排出，廢液經(jīng)過加入熟石灰等調(diào)整酸度的處理后排放，未處理完全的Zn2+對水環(huán)境產(chǎn)生污染，廢液處理過程中形成的含鋅工業(yè)垃圾又對環(huán)境造成二次污染。
三、發(fā)明的目的回收可利用的再生資源，降低化工試劑消耗，提高稀土產(chǎn)品的質(zhì)量，提高設備的利用率，避免環(huán)境污染。
四、技術方案根據(jù)Zn2+的分布特點，為了使Zn2+與稀土離子的分離更徹底，除保留原工藝中的富銪液萃取轉型段、釤釓富集物溶液萃取分離段和還原萃取分離段等三段萃取分離段外，再增加二個分別以N235(三烷基胺)-異辛醇-煤油為萃取劑的稀土離子與Zn2+分離的萃取段，分別對轉型料液(富銪溶液)、釤釓富集物溶液進行稀土離子與Zn2+的進一步分離與提純。以得到氯化鋅溶液。Zn2+在N235(三烷基胺)-異辛醇-煤油體系中參與萃取反應的化學方程式如下
N235中鋅離子反萃取的化學反應方程式如下，以碳酸氫銨為沉淀劑對氯化鋅進行沉淀，控制一定的反應條件，制備得到堿式碳酸鋅沉淀，制備堿式碳酸鋅的化學反應方程式如下
沉淀物經(jīng)離心甩干、洗滌和烘干，得到優(yōu)質(zhì)堿式碳酸鋅產(chǎn)品。工藝中Zn2+在稀土溶液中的濃度為1～20g/L，在鹽酸和硫酸混合體系[CI-∶SO42-＝(1～19)-(19～1)]中將稀土離子與Zn2+分離。工藝流程示意圖見圖1。結合示意圖描述如下將Zn2+和RE3+溶液1加入到萃取槽A中，與從頭部加入的萃取劑2逆向混合并發(fā)生反應，除去Zn2+的RE3+溶液，從萃取槽頭部排出，Zn2+進入萃取劑2中，流向萃取槽尾部，與尾部加入的洗液4混合反應，生成的ZnCl2溶液5從中部排出，含Zn2+萃取劑2被水洗后，重新成為有萃取能力的萃取劑2從尾部排出，再加入到頭部，循環(huán)使用。萃取槽中部排出的ZnCl2溶液5與加入的碳酸氫銨6進行沉淀反應，生成堿式碳酸鋅7，再經(jīng)過烘干、篩分等工序，成為堿式碳酸鋅產(chǎn)品8。
五

圖1為鋅粉與稀土分離及堿式碳酸鋅制備工藝的流程示意圖。
其中1為Zn2+和RE3+溶液、2為萃取劑(N235-異辛醇-煤油)、3為RE3+溶液、4為水洗液、5為氯化鋅溶液、6為碳酸氫銨、7為堿式碳酸鋅沉淀、8為堿式碳酸鋅產(chǎn)品、A代表(N235-異辛醇-煤油)萃取分離段、B代表沉淀操作工序、C代表烘干工序、D代表篩分工序、……水相在萃取槽內(nèi)的流動方向。
六、發(fā)明的積極效果運用鋅與稀土分離及制備堿式碳酸鋅工藝，解決了鋅的回收再利用問題，在原工藝基礎上提高了萃取劑對稀土的萃取容量，在同一設備上可提高熒光級氧化銪生產(chǎn)能力100％，化工試劑鹽酸消耗量降低25％，碳酸氫銨消耗量降低50％，同時提高了稀土產(chǎn)品的質(zhì)量。從提銪工藝中回收、制備堿式碳酸鋅，收率大于90％，且產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)于國家標準中優(yōu)等品的指標。更為積極的意義在于Zn2+的回收提純減少了資源浪費，同時又便于廢液的回收處理，有利于實現(xiàn)清潔生產(chǎn)。
七、實施例在年生產(chǎn)30噸熒光級氧化銪生產(chǎn)線上，實施該發(fā)明，調(diào)整富銪溶液中稀土濃度(REO)為25-35g/l，Zn2+濃度約為15g/l，經(jīng)N235-異辛醇-煤油體系萃取提鋅后，富銪溶液中的Zn2+濃度小于0.5g/l，所得氯化鋅溶液的Zn2+濃度約為10g/l。提鋅后的富銪溶液進入P507-煤油體系萃取轉型，這時少量的Zn2+對萃取劑的萃取容量影響已很小，經(jīng)驗證，可以增加對稀土離子的萃取容量100％，即增加生產(chǎn)能力100％，同時化工試劑鹽酸消耗量可降低25％，碳酸氫銨消耗量可降低50％。
在釤釓富集物溶液中，調(diào)整稀土濃度(REO)為120-210g/l，Zn2+濃度約為10-15g/l，經(jīng)N235-異辛醇-煤油體系萃取提鋅后，釤釓富集物溶液中的Zn2+濃度減到小于0.5g/l，所得氯化鋅溶液的Zn2+濃度約10g/l。提鋅后的釤釓富集物溶液進入P507-煤油體系進行進一步萃取分離轉型，少量的Zn2+對萃取劑的萃取容量影響也已很小，故可以增加對稀土離子的萃取容量10％，即增加生產(chǎn)能力10％，化工試劑鹽酸消耗量可降低8％，碳酸氫銨消耗量可降低10％，同時萃取余液中的Zn2+也較低，不足以影響萃取余液制備稀土產(chǎn)品的質(zhì)量。
經(jīng)上述二段制得的氯化鋅溶液控制沉淀溫度40-70℃、碳酸氫銨加入量為NH4HCO3∶Zn2+＝4～8∶1，制得堿式碳酸鋅沉淀，該沉淀經(jīng)離心甩干、水洗、烘干等工序，得到堿式碳酸鋅產(chǎn)品，產(chǎn)品質(zhì)量見下表堿式碳酸鋅產(chǎn)品質(zhì)量指標

由上表可知從提銪工藝中回收并制備成的堿式碳酸鋅產(chǎn)品的質(zhì)量指標優(yōu)于國家標準中優(yōu)等品的指標。
權利要求
1.一種鋅與稀土分離及堿式碳酸鋅制備的工藝方法，其特征在于鋅與稀土以N235(三烷基胺)--異辛醇--煤油體系為萃取劑，在鹽酸、硫酸混合體系中[CI-∶SO42-＝(1～19)-(19～1)]實現(xiàn)稀土離子與Zn2+的分離和提純，Zn2+/∑Mnn+＞99％，(Mn為金屬離子)。
2.一種堿式碳酸鋅制備的工藝方法，其特征在于經(jīng)N235(三烷基胺)--異辛醇--煤油體系反萃取制得的氯化鋅溶液經(jīng)與碳酸氫銨進行反應，控制一定的反應條件，制備得到堿式碳酸鋅沉淀，再經(jīng)過濾、洗滌和烘干，得到優(yōu)質(zhì)堿式碳酸鋅產(chǎn)品。
3.根據(jù)權利要求2所述的工藝方法，其特征在于所述的反應條件是溫度為40--70℃、碳酸氫銨加入量為NH4HCO3∶Zn2+＝4～8∶1(重量比)。
全文摘要
工藝中增設二段萃取分離段，采用N235－異辛醇—煤油體系為萃取劑，分別在轉型料液和釤釓富集物溶液中實現(xiàn)稀土離子與鋅離子的分離和提純，得到氯化鋅溶液，進而制備得到優(yōu)質(zhì)堿式碳酸鋅，解決了鋅的回收和再利用問題，在原工藝基礎上提高了P
文檔編號C01G9/00GK1715430SQ20041006298
公開日2006年1月4日 申請日期2004年6月30日 優(yōu)先權日2004年6月30日
發(fā)明者郝先庫, 張瑞祥, 劉海旺, 王士智, 孟祥 , 謝峰 申請人:包頭市京瑞新材料有限公司