[发明专利]一种直接制备5N级铕的萃取分离工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种直接制备5N级铕的萃取分离工艺，特别是涉及以酸性膦试剂P229为稀土萃取剂、以相对纯度2N～3N级氯化铕溶液为料液，制备相对纯度为5N级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

铕广泛用于荧光材料、磁泡材料、光学玻璃材料等高科技领域。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5N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(99.95％)级的铕产品。目前，制备纯度达到5N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、锌粉还原等)。

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铕产品的首选方法。本发明以相对纯度为2N～3N(99％～99.9％)的氯化铕溶液为料液，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铕产品的纯度，从而建立以分馏萃取为核心技术的制备5N级高纯铕产品的分离工艺。

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溶剂萃取法制备5N级铕产品的工艺，建立一种以P229为萃取剂的直接制备5N级铕的萃取分离工艺。

本发明一种直接制备5N级铕的萃取分离工艺，以P229为萃取剂，相对纯度2N～3N级氯化铕溶液为料液，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NdSmEu/EuGdTb分离工段、NdSm/Eu分离工段和Eu/GdTb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。萃酸工段通常简称为萃酸段；浓缩工段通常简称为浓缩段；反萃工段通常简称为反萃段；皂化工段通常简称为皂化段。NdSm/Eu分离与Eu/GdTb分离串联。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。来自第四步稀土皂化工段I的稀土皂化P229有机相I从NdSmEu/EuGdTb满载分馏萃取体系第一级进入，相对纯度2N～3N级氯化铕溶液从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，以稀土摩尔数计，其中84.4995％～84.5411％用于第四步稀土皂化工段I，其余15.5005％～15.4589％用作第五步NdSm/Eu分离工段的料液；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94.6938％～94.7062％直接进入第二步浓缩工段，其余5.3062％～5.2938％用作第六步Eu/GdTb分离工段的原料。

所述的氯化铕料液的稀土浓度为0.5mol/L～1.5mol/L，其中铕的相对纯度为99％～99.9％，pH值范围为2～4。

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2.8mol/L～3.0mol/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3.5︰1～3.7︰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