[发明专利]萃取稀土元素的方法

说明书

本申请是分案申请，原申请的申请号：201110222358.5，发明创造名称：萃取稀土元素的方法及萃取系统，申请日：2011-8-4。

技术领域

本发明涉及一种萃取稀土元素的方法及稀土萃取系统。

背景技术

稀土就是化学元素周期表中镧系元素--镧（La）、铈（Ce）、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)，以及与镧系的15个元素密切相关的两个元素--钪（Sc）和钇（Y）共17种元素，称为稀土元素（Rare Earth），简称稀土（RE或R）。

在稀土的冶炼及稀土主要初级产品的加工过程中，使用了大量化学试剂，导致我国每年产生稀土废水近200多万吨。如何通过萃取回收这些稀土元素，是领域要解决的技术问题。

溶剂萃取法适于批量生产从镧到铒及钇等丰度较高的稀土元素。

溶剂萃取分离法是指在被分离物质的水溶液中，加入一种与水不相混溶的有机溶剂，借助于萃取剂的作用，使一种或几种组分进入有机相，而另一些组分则仍留在水相中，从而达到分离的目的。

现有的一种稀土元素萃取系统，往往是将定量的稀土元素悬浮灌入萃取罐中，然后从罐顶送入定量的溶剂，然后加温并开启搅拌，使料液与溶剂充分混合。然后停止搅拌，在静止一段时间后，罐内的轻重组份分别处于上下层，此时只要开启罐体侧壁上的排液口排出轻组份。该现有技术的不足之处在于：分层液面只能通过上部视镜人工观测，很难确定分层的正确位置。轻液的出液管位置难调，要么轻液放不尽，要么连同重液也一起放出，导致萃取分离不彻底或轻相损失大。

另一种常见的溶剂萃取稀土元素的装置为多级逆流混合-澄清器，该设备内两种液体相对流动，两者泾渭分明互不相容，一种是稀土盐类的水溶液，另一种是“油质”的有机相或溶剂相。两者逆流接触时，由于各个稀土元素对有机相内TBP、D2EHPA等溶剂或螯台剂亲合力存在的差别，一部分稀土进入有机相，另一部分留在溶液内，这样在各级混合澄清器内经过两相的多次接触与再分配，人为地重复、叠加、扩大这种差别，即能达到多元素分组和单一元素分离的目的。和间歇型的离子交换法比，萃取法能够连续处理高浓度溶液，成本低，适合批量生产，该法已发展成为工业规模分离和提纯氟碳铈矿、独居石和磷钇矿中绝大部分稀土元素(至少11种)的有效方法。该现有技术的不足之处在于：空间占用较大、初期投资成本较高（为使各单一稀土产品的纯度达到99.99％，往往使用1000级以上的混合澄清器装置）、萃取率较低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、萃取率较高、成本低廉且空间占用较小的萃取稀土元素的方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供的萃取稀土元素的方法中采用的萃取系统包括：萃提罐；所述萃提罐的顶部设有重液入口和轻相出口，萃提罐的底部设有轻液入口和重相出口；所述萃提罐的上方设有一澄清罐，萃提罐的轻相出口与该澄清罐的底部相连，该澄清罐的顶部设有轻液出口。罐内设有多级动环和静环，人为把一个大的萃提罐分隔成多个小的萃提罐，大大增加了相际传质的面积，减少了传质容积，节省了设备的安装空间。

使用时，所述萃提罐内的重相固定，轻相从萃提罐底部的轻液入口连续进入并从所述轻相出口溢出至澄清罐中。

具体地，所述萃提罐的中心轴线上设有搅拌轴，该搅拌轴的底部设有桨叶，在所述萃提罐内且于所述搅拌轴上轴向分布有多个搅拌环、所述萃提罐的内壁且与各搅拌环相错分布有多个静环。所述萃提罐为采用热蒸汽或热水加热、保温的夹套式罐体，可以根据不同相际传质的最佳温度点来调节，从而使传质速度达到最快。萃取温度应为20-30℃较合适。

所述萃取稀土元素的方法包括：将定量的作为重液的稀土元素的水溶液或悬浮液通过萃提罐的顶部的重液入口输入该萃提罐中；启动搅拌轴；同时，对萃提罐加热，让萃提罐中的料液保持在预设温度。将作为轻液的萃取溶剂从萃提罐底部的布液器均匀地进入萃提罐中，在搅拌过程中，轻、重液之间实现自下而上的逐级混合、传质，完成传质的轻相液从萃提罐顶部溢流进入澄清罐；轻相液在澄清罐内澄清后，轻组分通过澄清罐顶部的轻液口排出；通过检测从澄清罐排出的轻组分溶液中的所需稀土元素的浓度，判断提取或萃取是否已经完成；在提取或萃取完成后，停止轻液的输入，开启澄清罐下方的放空阀，放空澄清罐；将萃提罐内的重液经萃提罐底部的重液出口放出。

进一步，所述萃提罐的底部内壁上设有与所述轻液入口相连的第一分布器，以使该溶剂均匀进入罐内。