[发明专利]一种萃取分离法制备5N镝的工艺流程

说明书

技术领域

本发明涉及一种萃取分离法制备5N镝的工艺流程，特别是涉及以酸性膦试剂P229为稀土萃取剂、以相对纯度99.5％～99.95％的氯化镝溶液为料液，制备纯度≥99.999％镝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

镝是具有重要用途的稀土元素之一，广泛用于磁致冷材料、磁致伸缩材料、信息储存材料、稀土电池材料等高科技领域。相对纯度(即稀土相对纯度，时常简称为纯度)为99.999％(简称5N)的镝产品是制备高性能镝材料的重要物质基础。镝产品的纯度是影响相关镝材料的性能和功能的关键因素之一，因此提高镝产品纯度有着重要的实际意义。

1986年，申请号为86108135的中国专利报道李德谦等人率先发明了以P507为萃取剂制备纯度＞99％的镝产品。1990年，上海金属(有色分册)报道上海跃龙有色金属有限公司采用P507为萃取剂成功生产纯度为99％～99.5％的镝产品(萃取法提取氧化镝项目竣工验收，上海金属(有色分册)，1990年，第11卷第1期，第13页)。1999年，广东有色金属研究院采用P507为萃取剂制备纯度高达99.98％的镝产品(符雄，用萃取法生产高纯氧化镝工业试验，广东有色金属学报，1999年，第9卷第2期，第127～130页)。2014年，申请号为201410345181.1的中国专利公开了一种制备镝产品纯度达到4N级的新萃取分离方法。不难看出，虽然本领域的相关技术人员努力提高萃取法制备镝产品的纯度，但是至今尚未达到5N水平。采用其他方法制备5N镝产品的方法，也鲜见报道。

溶剂萃取法具有产品产率高、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5N镝产品的首选方法。目前，稀土溶剂萃取分离生产工艺中镝产品的相对纯度为99.5％～99.95％(即镝的摩尔数与稀土摩尔数之比)，主要杂质是铽、钬和钇。本发明结合镝萃取分离生产的实际，以2N5～3N5级氯化镝为料液，采用新的稀土皂化技术、满载萃取技术、浓缩技术、以及分离流程的优化等来提高镝产品的纯度，从而建立以分馏萃取为核心技术的分离制备5N镝产品的工艺流程。

在分离工艺中，评价离子交换树脂的重要技术指标是有效交换容量。有效交换容量有时简称交换容量。阴离子离子交换树脂的有效交换容量是指每kg干树脂有效交换一价阴离子的摩尔数。顺便说明一下，一定质量的干树脂的总交换量通过以下公式来计算：

n＝m×Q(1)

式(1)中，m为干树脂的质量，其单位为kg；Q为树脂的有效交换容量，其单位为mol/kg；n为总交换量，其单位为mol。由式(1)可知，总交换量是指给定树脂质量m时的最大有效交换量。实际上，总交换量就是给定树脂质量m时的最大交换摩尔数，因此总交换量也称为总交换摩尔数。

发明内容

本发明的目的是针对至今未有制备5N镝产品的溶剂萃取分离工艺，建立一种以P229为萃取剂的溶剂萃取法制备5N镝的分离工艺流程。

本发明一种萃取分离法制备5N镝的工艺流程，以P229为萃取剂、相对纯度2N5～3N5(99.5％～99.95％)级氯化镝为料液，包括8个步骤，其中3个分离步骤和5个辅助步骤；3个分离步骤分别为TbDy/DyHoY分离工段、Tb/Dy分离工段和Dy/HoY分离工段，5个辅助步骤分别为浓缩工段、萃酸工段、稀土皂化工段I、反萃工段和稀土皂化工段II。8个步骤具体如下：

1)TbDy/DyHoY分离工段

第一步为TbDy/DyHoY满载分馏萃取分离工段，实现TbDy/DyHoY分离。来自第四步的稀土皂化P229有机相从TbDy/DyHoY满载分馏萃取体系第一级进入，相对纯度99.5％～99.95％级氯化镝料液从TbDy/DyHoY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镝钬钇溶液作为洗涤剂从最后一级进入TbDy/DyHoY满载分馏萃取体系；从TbDy/DyHoY满载分馏萃取体系第一级萃余水相获得TbDy料液，以稀土摩尔数计，其中74.8481％～77.7203％用于第四步稀土皂化工段I，其余25.1519％～22.2797％用作第五步Tb/Dy分离工段的料液；从TbDy/DyHoY满载分馏萃取体系的最后一级获得负载DyHoY有机相，以稀土摩尔数计，其中71.0259％～73.7514％直接进入第二步的浓缩工段，其余28.9741％～26.2486％用作第六步Dy/HoY分离工段的原料。