[发明专利]一种溶剂萃取法分离锆铪工艺

说明书

本发明属于湿法冶金领域锆铪分离技术领域，具体涉及一种溶剂萃取法分离锆铪工艺；本发明以含铪氯化锆酰工业品为原料，经水溶、碱沉、洗涤、硝酸溶解等工序制备出硝酸锆(铪)酰溶液；然后以添加相改良剂正辛醇的TBP煤油溶液为萃取剂，利用TBP优先萃取锆的特点，经过多级逆流萃取，将大部分锆及极少量铪萃入到有机相；负载有机相用一定浓度的硝酸溶液洗涤，进一步除去有机相中大部分铪；将酸洗后的负载有机相用水反萃取，可得硝酸锆酰溶液；该溶液经氨水沉淀、干燥、煅烧即可得到二氧化锆粉末，其质量符合原子能级二氧化锆标准；萃取锆后萃余水相中仅剩极少量锆及大部分铪，其铪中锆的含量满足原子能级铪对杂质锆的要求，可直接富集制备原子能级铪。

技术领域

本发明属于湿法冶金领域锆铪分离技术领域，具体涉及一种溶剂萃取法分离锆铪工艺。

背景技术

锆与铪天然共生，同属化学元素周期表中的第ⅣB族元素，有着相似的外层电子结构，又由于铪紧接在镧系元素之后，受镧系收缩的影响很大，使得锆、铪的原子半径、离子半径和结构等都十分相近，导致它们的化学性质也极其相似，成为元素周期表中最难分离的元素对之一。国内外对锆铪分离方法研究较多，概括起来主要分为火法分离和湿法分离。

在工业生产上成功应用的火法分离是锆铪熔盐精馏法，该法具有消耗化工试剂少、三废污染少、分离流程短，可以直接与金属还原工序衔接的优点，但该法中设备及运送系统都在350℃～500℃操作，对设备的材质要求高，净化除杂差，投资大，仅适合大型锆铪冶炼厂采用。

湿法分离主要有甲基异丁基酮—硫氰酸(MIBK-HCNS)法、三辛胺(TOA)法、磷酸三丁酯(TBP-HCl-HNO₃)法等。其中MIBK-HCNS萃取法锆中含铪低、萃取容量大、流程基本封闭、工艺成熟，但药剂耗量高、易分解产生毒气，且MIBK在水中溶解度高达0.20％，损失严重，同时还存在污水排放等问题，因此该法已逐渐被淘汰。TOA萃取法的优点是污染小、设备简单、投资费用省，但该法萃取容量小、分离因数不高、难以得到高纯度的锆和原子能级的铪。磷酸三丁酯(TBP-HCl-HNO₃)法分离因数高，试剂投入少，萃取容量大，但该方法所用萃原液酸度高，且为混酸，在操作过程中乳化现象严重，使萃取操作难以正常进行，限制了该工序的推广应用。

发明内容

针对上述现有技术，本发明目的在于提供一种溶剂萃取法分离锆铪工艺，用以解决现有技术中磷酸三丁酯(TBP-HCl-HNO₃)法萃取酸度高，且氯离子大量积累，对设备腐蚀严重，萃取过程易乳化及出现三相物，难以正常操作的缺点。

为了解决上述技术问题，本发明一种溶剂萃取法分离锆铪工艺，包括以下步骤：

步骤一、萃原液配制：

将含铪氯化锆酰工业品加水溶解，加可溶性碱沉淀，沉淀后以水洗涤除去氯离子，然后采用硝酸溶解沉淀物制取含铪硝酸锆酰溶液，然后补加一定量的水、硝酸钠配制成：ρ(Zr(Hf))为75～85g/L，c(HNO₃)为3.5～4.5mol/L，c(NaNO₃)为2.0～3.0mol/L的溶液为萃原液；

步骤二、有机相配制：

将磷酸三丁酯TBP、正辛醇和煤油配制成体积比为：为25％～45％，为3～5％，其余为煤油的溶液为有机相萃取剂；

步骤三、锆的萃取分离：

取步骤一和步骤二制得的萃原液和有机相，在有机相和萃原液体积比为：v(O)/v(A)＝3.5/1～4.5/1的条件下进行逆流多级萃取；

萃取级数的选择保证萃余水相中锆与铪的质量比小于5％，以满足原子能级铪对杂质锆的要求；

步骤四、锆负载有机相的洗涤：