[发明专利]一种常温高压离子交换制备超高纯稀土氧化物的方法

权利要求书

1.一种常温高压离子交换制备超高纯稀土氧化物的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）吸附原液制备：将离子型稀土矿料液经P507-煤油-HCl溶剂体系萃取分离后得到单一稀土氯化物溶液，即为吸附原液；

（2）离子交换柱准备：准备5根离子交换柱，分别标为柱A、柱B、柱C、柱D和柱E，离子交换柱装填732强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂，柱A、柱B和柱C用质量百分比为10-15%的NH₄AC溶液进行淋洗转型为NH₄⁺型，柱D和柱E用延缓剂淋洗转型为Cu²⁺-H⁺型；

（3）稀土离子吸附：在常温条件下，施加15 MPa的压力将吸附原液以30-50 cm/min的线速度从柱A顶端加入，当柱A底端有吸余液流出后将吸余液引回柱A顶端与吸附原液一起加入，每隔5 min检测一次吸余液中稀土离子的浓度，当吸余液中稀土离子浓度与吸附原液中稀土离子浓度相同时，即柱A吸附稀土离子达到饱和状态，停止吸附原液加入；

（4）一次洗涤：施加40 MPa的压力将超纯水以50-100 cm/min的线速度从柱A顶端加入，洗去柱A空隙间的吸附原液和部分被吸附的杂质离子，流出液为洗涤液1，将洗涤液1沉淀杂质离子后浓缩，将浓缩后含有稀土离子的溶液与吸附原液合并；

（5）稀土离子第一次分离：将柱A与柱B、柱C头尾串联，施加25 MPa的压力将淋洗剂1以20-30 cm/min的线速度从柱A顶端加入，所述淋洗剂1为0.05-0.3 mol/L、pH6.0-6.5的NH₄AC溶液，当柱C底端有流出液时，杂质离子因为与阳离子交换树脂亲和力较弱而首先被淋洗出来，用一根孔径1mm的细导管引出部分流出液到饱和草酸溶液中，当出现沉淀时即为稀土离子已到达柱C底端，停止加入淋洗剂1，此步骤中含杂质离子而不含稀土离子的流出液经化学沉淀杂质离子后，重新配制成淋洗剂1；

（6）二次洗涤：施加40 MPa的压力将超纯水以50-80 cm/min的线速度从柱A顶端加入，洗去柱A中空隙间的淋洗剂1和部分被吸附的杂质离子，流出液为洗涤液2，将洗涤液2沉淀杂质离子后浓缩重新配制成淋洗剂1；

（7）稀土离子第二次分离：将柱A、柱B、柱C、柱D和柱E头尾串联，施加30 MPa的压力将淋洗剂2以1-3 cm/min的线速度从柱A顶端加入，所述淋洗剂2为EDTA 0.005-0.01 mol/L、NH₄⁺ 0.1-0.3 mol/L、pH7.5-8.5的溶液，淋洗过程中，残余的杂质离子因为与阳离子交换树脂亲和力较弱而首先被淋洗出来，当蓝色的Cu²⁺带到达柱D底端时，将淋洗剂2线速度增加到5-10 cm/min，当蓝色的Cu²⁺带到达柱E底端时，将淋洗剂2线速度增加到12-15 cm/min，同时用一根孔径1mm的细导管引出部分流出液到饱和草酸溶液中，当出现沉淀时即为流出液出现稀土离子，间隔相同时间分批接取流出液，直至流出液中不再含有稀土离子，停止淋洗剂2加入，检测分批接取的流出液，将含有杂质离子和Cu²⁺的流出液沉淀完全杂质离子和Cu²⁺后重新配制成淋洗剂2，在含有Cu²⁺和稀土离子的流出液中加入铝屑置换出Cu单质，过滤后调节pH为1-2，用饱和草酸溶液将稀土离子沉淀，调节pH为5-6将Al³⁺沉淀，余液重新配制成淋洗剂2，将含有稀土离子的流出液用精制饱和草酸溶液沉淀，得到草酸稀土沉淀，经洗涤、烘干和灼烧，得到纯度为99.9999-99.99999%的超高纯稀土氧化物，最后将各离子交换柱再生、转型，循环制备超高纯稀土氧化物；

所述吸附原液中稀土离子浓度为0.5-2 mol/L；

所述离子交换柱的柱长300 cm，直径:柱长=1:25；

所述732强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂的粒径为0.45-0.75 mm；

所述732强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂的比表面积为20-35 m²/g；

所述延缓剂为CuSO₄:H₂SO₄=1:0.5-2摩尔比的混合溶液，其中CuSO₄浓度为80-100 g/L；

所述淋洗剂1为0.15 mol/L、pH6.2的NH₄AC溶液；

所述淋洗剂2为EDTA 0.008 mol/L、NH₄⁺ 0.25 mol/L、pH8.0的溶液；

所述步骤（3）中施加15 MPa的压力，所述步骤（4）中施加40 MPa的压力，所述步骤（5）中施加25 MPa的压力，所述步骤（6）中施加40 MPa的压力，所述步骤（7）中施加30 MPa的压力。