[发明专利]一种溶剂萃取法制备4N级铕的工艺方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种溶剂萃取法制备4N级铕的工艺方法，特别是涉及以酸性膦试剂P507为稀土萃取剂、铕的相对纯度介于40％～60％氯化富铕溶液为料液，制备纯度≥99.99％铕产品的萃取分离工艺方法。本发明属于溶剂萃取中的稀土分离技术领域。

背景技术

相对纯度(即稀土相对纯度，时常简称为纯度)为99.99％(简称4N)的铕产品是制备高性能铕材料的重要物质基础。

传统的溶剂萃取法所制备的有产品均低于4N级。1985年5月，申请号为85104034的中国专利采用将溶剂萃取法制备了纯度达到3N5级(99.95％)的铕产品。目前，制备纯度高于4N级铕产品的方法主要有阳离子树脂交换法、萃淋树脂法和还原铕法(包括电还原法、锌粉还原法等)。

相对于阳离子树脂交换法、萃淋树脂法和还原铕法，溶剂萃取法具有产品收率高、生产规模大、化工试剂消耗少、自动化程度高、操作简便、生产成本低等优点。因此，溶剂萃取法理应是制备4N铕产品的首选方法。现有稀土萃取分离生产工艺中通常产出相对纯度为40％～90％的富铕分离产品，该富铕产品中的其他稀土元素主要是钐和钆。本发明以铕的相对纯度介于40％～90％的氯化铕溶液为料液，采用满载萃取技术、浓缩技术、以及分离流程的优化等来提高铕产品的纯度，从而建立以分馏萃取为核心技术的制备4N铕产品的工艺方法。

发明内容

本发明的目的是针对至今未有制备4N级铕产品的溶剂萃取分离工艺，建立一种以P507为萃取剂的溶剂萃取法制备4N级铕的工艺方法。

本发明一种溶剂萃取法制备4N级铕的工艺方法，以P507为萃取剂、铕的相对纯度介于40％～90％(即铕的摩尔数与稀土摩尔数之比)氯化富铕溶液为料液，包括5个步骤，其中3个分离步骤和2个辅助步骤；3个分离步骤分别为NdSmEu/EuGdTb分离工段、NdSm/Eu分离工段和Eu/GdTb分离工段；2个辅助步骤分别为浓缩工段和萃酸工段。NdSm/Eu分离与Eu/GdTb分离串联。萃酸工段通常简称为萃酸段；浓缩工段通常简称为浓缩段。步骤具体如下：

1)NdSmEu/EuGdTb分离工段

第一步为NdSmEu/EuGdTb满载分馏萃取分离工段，实现NdSmEu/EuGdTb分离。皂化率为0.36的稀土皂化P507有机相I从NdSmEu/EuGdTb满载分馏萃取体系第一级进入，铕的相对纯度40％～90％氯化富铕料液从NdSmEu/EuGdTb满载分馏萃取体系进料级进入，来自第三步萃酸工段的萃余水相氯化铕钆铽溶液作为洗涤剂从最后一级进入NdSmEu/EuGdTb满载分馏萃取体系；从NdSmEu/EuGdTb满载分馏萃取体系第一级萃余水相获得NdSmEu料液，用作第四步NdSm/Eu分离工段的原料；从NdSmEu/EuGdTb满载分馏萃取体系的最后一级获得负载EuGdTb有机相，以稀土摩尔数计，其中86.7562％～92.3671％直接进入第二步的浓缩工段，其余13.2438％～7.6329％用作第五步Eu/GdTb分离工段的原料。

所述的氯化富铕料液的稀土浓度为0.5mol/L～1.5mol/L，其中铕的摩尔浓度与稀土摩尔浓度之比为0.4～0.9，pH值范围为2～4。

所述的皂化率为0.36的P507稀土皂化有机相I是指NdSmEu/EuGdTb分离工段专用有机相，采用通用方法皂化。

2)浓缩工段

第二步为浓缩工段，实现第一步的负载EuGdTb有机相的浓缩。负载EuGdTb有机相的浓缩采用浓度为3.9mol/L～4.2mol/L盐酸，逆流反萃负载EuGdTb有机相中的稀土EuGdTb；控制盐酸的摩尔数与负载EuGdTb有机相中的稀土摩尔数之比为5.0︰1～5.4︰1；从浓缩工段的反萃余水相获得的含酸氯化铕钆铽溶液，全部转入第三步萃酸工段。

3)萃酸工段

第三步为萃酸工段，N235萃取除去第二步浓缩工段所得的含酸氯化铕钆铽溶液中的残余盐酸。萃酸有机相为N235和磷酸三丁酯的磺化煤油溶液，其中N235的浓度为0.6mol/L，磷酸三丁酯的浓度为0.4mol/L。控制萃酸有机相中N235的摩尔数与含酸氯化铕钆铽溶液中的残余盐酸摩尔数之比为2:1，8级逆流萃取除去含酸氯化铕钆铽溶液中的残余盐酸。萃酸工段出口有机相为负载盐酸N235有机相；萃酸工段出口萃余水相氯化铕钆铽溶液全部用作第一步NdSmEu/EuGdTb分离工段的洗涤剂。

4)NdSm/Eu分离工段