[发明专利]一种工业级镨原料制备高纯镨的工艺方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种工业级镨原料制备高纯镨工艺方法，特别是涉及一种先铈镨/镨钕分组分离，后铈/镨分离串联镨/钕分离的制备高纯镨产品的工艺方法。

背景技术

镨是及其重要轻稀土元素，其产品广泛用于精密陶瓷、特种玻璃、稀土永磁材料、储氢材料、合金材料等领域。与工业级镨产品相比，高纯镨产品的应用性能更加优异。

分离提取镨的主要原料是氟碳铈矿和离子吸附型稀土矿，分离提取的主要方法是P507溶剂萃取法。由于上述稀土原料中的镨含量较低，通常是5%～6%（以稀土氧化物计），加之相邻稀土元素镨与钕之间、铈与镨之间的分离系数较小，从而导致工业生产中镨产品的相对纯度为95%～99.9%（以氧化镨Pr₆O₁₁计）。该镨产品通称为工业级，其主要稀土杂质是与镨相邻的铈和钕。欲获得稀土相对纯度等于或大于99.99%的镨产品，必须对工业级镨产品进一步分离提纯。目前，分离提纯镨所用的萃取剂为2–乙基己基膦酸单2–乙基己基酯（即P507）。选择P507为萃取剂的主要因是P507的稳定性好、可靠性高、萃取效率高。其他萃取剂（包括二元萃取剂），至今仍然无法与P507竞争。现有的P507溶剂萃取分离提纯工艺方法是：以工业级镨产品为原料，镨/钕分馏萃取分离后再接铈/镨分馏萃取分离，最后反萃取铈/镨分馏萃取分离的负载有机相获得相对纯度为99.99%～99.995%的镨产品。由于工业级镨原料中镨的摩尔分数大于0.95，显然镨/钕分离及铈/镨分离的难易萃组分的比例均失衡，而且分离系数又较小，加上铈/镨分离的反萃取量大，因此酸碱消耗极大。结果是，不但高纯镨产品的生产成本居高不下，而且含盐的萃取分离废水排放量大、污染环境。

发明内容

本发明的目的是针对现有以工业级镨原料制备高纯镨工艺方法的缺点，提供一种以工业级镨原料制备高纯镨的新工艺方法。

现有以工业级镨原料制备高纯镨工艺方法酸碱消耗大的根本原因是镨/钕分离及铈/镨分离均违背了难易萃组分均衡的优化原则。本发明由铈镨/镨钕分组分离、铈/镨分离及镨/钕分离三个分馏萃取工艺构成。首先实施铈镨/镨钕分馏萃取分组分离，以遵循难易萃组分均衡的优化原则，从而减少酸碱的消耗。在铈镨/镨钕分馏萃取分组分离工艺中，在其萃取段实现铈镨与钕的分离，即控制出口水相产品氯化镨铈中的钕含量；在其洗涤段实现铈与镨钕的分离，即控制出口负载镨钕有机相中的铈含量。然后，将铈/镨分馏萃取分离与镨/钕分馏萃取分离直接串联：铈/镨分离的出口负载有机相全部用作镨/钕分离的稀土皂化有机相；分取部分镨/钕分离的出口水相产品氯化镨溶液用作铈/镨分离的洗涤液。借此节约铈/镨分离的洗酸消耗和镨/钕分离的皂化碱消耗。从而实现减少酸碱消耗、降低生产成本、减少萃取废水排放的目的。

本发明一种工业级镨原料制备高纯镨工艺方法由铈镨/镨钕分组分离、铈/镨分离及镨/钕分离三个分馏萃取体系构成。在铈镨/镨钕分馏萃取体系的萃取段实现铈镨与钕的分离，在铈镨/镨钕分馏萃取体系的洗涤段实现铈与镨钕的分离,铈/镨分离分馏萃取体系与镨/钕分离分馏萃取体系分离直接串联。

具体通过以下工艺方案来实现：

（1）工业级镨料液

工业级镨料液为氯化稀土水溶液，其稀土浓度为0.5 M～1.5 M，pH值为2～3，料液中镨的摩尔分数为0.98～0.999。

（2）有机相

有机相为P507（即2–乙基己基膦酸单2–乙基己基酯）的煤油或磺化煤油溶液，P507浓度为0.8～1.5 M。铈镨/镨钕分组分离工艺和铈/镨分离工艺中，P507萃取剂有机相使用时采用常规方法皂化。

（3）铈镨/镨钕分组分离分馏萃取工艺

铈镨/镨钕分组分离工艺采用分馏萃取体系，以P507为萃取剂，工业级镨料液为原料，3 M～4 M盐酸为洗涤液。铈镨/镨钕分组分离工艺的出口水相为中间产品氯化镨铈水溶液，用碱调节pH值为2～3后用作铈/镨分组分离工艺的料液；出口负载有机相中含有镨钕，以4.5 M 盐酸为反萃液，经过6级逆流反萃取，获得中间产品氯化镨钕水溶液，用碱调节pH值为2～3后用作镨/钕分组分离工艺的料液。

（4）铈/镨分离分馏萃取工艺

铈/镨分离工艺采用分馏萃取体系，以P507为萃取剂，pH值为2～3的氯化镨铈溶液为料液（从铈镨/镨钕分组分离工艺的出口水相获得），以高纯氯化镨溶液为洗涤液（从镨/钕分离工艺的出口水相获得）。铈/镨分离工艺的出口水相为产品氯化铈镨水溶液，其中铈的摩尔分数为0.2～0.9（稀土相对纯度）；出口负载有机相中含有高纯镨。