專利名稱：溶劑萃取法制備高純鈰化合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種濕法冶金分離稀土元素工藝，用溶劑萃取法制備高純鈰化合物。
目前，十六個稀土元素中，鈰的含量最高，用量也最大。由于稀土元素的性質(zhì)極相似而難以分離，而鈰為一變價元素，即Ce+3-Ce+4，而三價鈰離子(Ce+3)易氧化成四價(Ce+4)，(Ce+4)性質(zhì)與其它三價稀土離子性質(zhì)差異較大，相互之間易分離。生產(chǎn)上往往采用該性質(zhì)來達到鈰與其它稀土分離的目的。鈰氧化的方法較多，如氧化劑氧化，空氣氧化等。利用四價鈰與三價稀土的分離，采用水解沉淀、分級結(jié)晶、溶劑萃取等分離方法。用磷酸三丁酯(TBD)在硝酸介質(zhì)中萃取分離Ce+4早有報導(dǎo)，但該體系需要在高酸下(8NHNO3介質(zhì)中進行)操作環(huán)境差，成本高。
本發(fā)明的目的是采用溶劑萃取分離法，是利用不同鈰含量(CeO2)混合稀土為原料。將Ce+3氧化成Ce+4，再將原料制備成稀土硫酸鹽溶液，用二(2-乙基己基)磷酸(P2O4)-煤油為萃取有機相，進行高效萃取分離，制出純度≥99.99%鈰化合物，直收率≥85%，同時得到副產(chǎn)品為含CeO2≤5%的富鑭(La)混合稀土。
本發(fā)明的溶劑萃取法制備高鈰化合物是這樣實現(xiàn)的。以(0.5-1.5)MP2O4-煤油為萃取有機相，以(5-100g/LREO的硫酸稀土為原料液，以(0.2-5.0)NH2SO4為洗液，以(0.3-6.0)NHCL+H2O2(H2O2與有機相的體積比0.5-2.0%)為反萃液，經(jīng)(1-12)級萃取，(2-30)級洗滌，(3-50%)級反萃的多級分餾萃取。原料液中含CeO2(10-99%)包括鈰在內(nèi)的十六個稀土元素。從混合澄清槽的第一級加入萃取有機相，從第(1-12)級加入硫酸(H2SO4)稀土原料液，從第(2-44)級加入(0.2-5.0)NH2SO4)洗液，第(3-50)級加入(0.3-6.0)NHCL+H2O2(H2O2與有機相的體積比為0.5-2.0%)的反萃液。第(3-50)級的出口液為CeO2≥99.99%的純鈰化合物，第一級出口之萃余水相為含CeO2≤5%的富鑭(La)混合稀土。
本發(fā)明所用原料液為混合稀土硫酸鹽溶液，其中REO為5-100g/L，游離酸為0.5-4.5N，Ce+4/∑Ce＞98%。以P2O4為萃取劑，具有處理量大，收率高，純度高，連續(xù)易于操作等優(yōu)點。
本發(fā)明的溶劑萃取制備高純鈰化合物的生產(chǎn)工藝流程〔1〕萃取有機相用煤油將二(2-乙基己基)磷酸(P2O4)稀釋到0.5-1.5M(普通煤油用濃H2SO4洗，再用純水洗至中性)。
〔2〕混合稀土硫酸鹽溶液混合稀土包括原子序數(shù)從57-71(除61號)元素和釔(其中CeO2含量為10-99%)，溶液中REO為5-100g/L，游離酸為(0.5-4.5)NH2SO4Ce+4/∑Ce＞98%。
〔3〕洗液(0.2-5.0)NH2SO4。
〔4〕反萃液(0.3-6.0)NHCL+H2O4，H2O4與有機相的體積比為0.5-2.0%。
〔5〕流比根據(jù)以上第〔1〕、〔2〕、〔3〕按體積比應(yīng)為原料液濃度CeO2含量和原料液的酸度不同而異，經(jīng)過(1-50)級多級分餾萃取，在第(3-45)級出口的反萃液為CeO2含量≥99.99%的純鈰化合物，第一級出口的萃余水相為CeO2含量≤5%的富鑭(La)混合稀土。
本發(fā)明的溶劑萃取法劑制備高純鈰化合物的最佳實施例1.混合稀土硫酸鹽原料液的制備〔1〕混合稀土氫氧化物(單一稀土配分見表1)，放入瓷盤，置于烘箱內(nèi)110-120℃氧化24小時，即鈰氧化率＞98%。
2.將以上〔1〕得到的混合稀土氫氧化物加入至3-5NH2SO4內(nèi)，邊加邊攪拌，同時加熱，加完原料液在85-90℃下攪拌30-50分鐘，停止加熱與攪拌(需加酸量為溶解氫氧化物及原料液要求游離酸之和)原料液中的REO為52g/l，〔H+〕為1.92N。
〔1〕萃取有機相用煤油將二(2-乙基己基)磷酸(P2O4)稀釋至1.0M。
〔2〕洗液1.75NH2SO4。
〔3〕反萃液1 NHCL+H2O2(H2O2/有機相＝1%的體積比)。
〔4〕由以上〔1〕+〔2〕+〔3〕組成的萃取體系在100mL的分液漏斗中進行萃取分離，振蕩5分鐘，靜置分層。
〔5〕級數(shù)萃取四級，洗滌八級共十二級。第一級加有機相，第四級加原料液，第十二級加洗液，流比∶有機相∶原料液∶洗液＝45∶30∶15(mL)。
〔6〕由以上〔4〕的萃取體系，達到平衡后，出口的有機相由以上〔3〕的反萃液反萃(每次15mL)反萃1-5次，其反液經(jīng)草酸沉淀灼燒，光普分析結(jié)果如下(%
〔7〕有機相再生循環(huán)使用以去離子水洗至PH4-5即可反復(fù)使用。
權(quán)利要求
1.一種溶劑萃取法制備高純鈰化合物，由二(2-乙基己基)磷酸(P2O4)為萃取劑，其特征在于以(0.5～1.5)MP204-煤油為萃取有機相，以(5～100g/lREO)的硫酸稀土為原料液，以(0.2～5.0)NH2SO4)為洗液，以(0.3～6.0)NHCL+H2O2(H2O2與有機相的體積比為0.5～2%)為反萃液，經(jīng)(1-12)級萃取，(2-30)級洗滌，(3-50)級反萃的多級分餾萃取。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溶劑萃取法制備高純鈰化合物，其特征在于原料液中含CeO2(10-99%)包括鈰在內(nèi)的十六個稀土元素。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溶劑萃取法制備高純鈰化合物，其特征在于從第一級加入萃取有機相，從第(1-12)級加入硫酸稀土原料液，從第(2-44)級加入(0.2-5.0)NH2SO4洗液，第(3-50)級加入(0.3-6.0)NHCL+H2O2(H2O2與有機相的體積比為0.5-2.0%)反萃液。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、3所述的溶劑萃取法制備高純鈰化合物，其特征在于第(3-50)級的出口液為含CeO2≥99.99%的純鈰化合物。從第1級出口之萃余水相為含CeO2≤5%的富鑭(La)混合稀土。
全文摘要
本發(fā)明屬于一種濕法冶金分離稀土元素工藝，用溶劑萃取法制備高純鈰化合物。是以混合稀土化合物為原料，將鈰(Ce)氧化成四價，在硫酸(H
文檔編號C01F17/00GK1055394SQ9011039
公開日1991年10月16日 申請日期1990年12月31日 優(yōu)先權(quán)日1990年12月31日
發(fā)明者張 浩 申請人:冶金工業(yè)部包頭稀土研究院