[发明专利]一种分离稀土元素的方法

说明书

本发明提出了一种分离稀土元素的方法，使用N，N‑二烃基胺基羧酸化合物作为用于分离稀土元素的萃取剂，该萃取剂能够从混合稀土原料中分离和提纯钇元素；包括以下步骤：a)、将萃取剂与有机溶剂混合，得到萃取剂溶液；b)、将所述萃取剂溶液与无机碱溶液混合，进行皂化，得到皂化的萃取剂溶液；c)、将所述皂化的萃取剂溶液与稀土溶液混合，进行萃取，钇在水相中富集，贫钇稀土在有机相中富集。该萃取剂合成简单，成本低廉，作为萃取剂化学稳定性好，能够耐受强酸和强碱而不发生分解。镧系元素与钇的分离系数优于环烷酸，因此能够取代环烷酸，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及湿法冶金领域的分离萃取技术领域，具体涉及一种分离稀土元素的方法。

背景技术

稀土元素是指元素周期表中原子序数为57～71的15种镧系元素以及化学性质与之相似的21号元素钪和39号元素钇，共17个金属元素。稀土元素具有独特的磁、光、电性能，被誉为“工业维生素”，广泛应用于冶金、石油化工、玻璃陶瓷、能源材料和军事工业等领域，是人类社会发展的重要奠基性原料。

目前，自然界稀土矿的开采首先需要使用浸出剂将稀土离子浸出得到稀土浸出液，再通过溶剂萃取的方式将稀土离子逐一萃取分离。萃取剂的开发是溶剂萃取过程最为核心的技术，工业应用的稀土金属萃取剂需要考虑多重因素，例如萃取选择性、萃取速率、萃取容量、化合物的稳定性、溶解性、反萃性能、安全性、合成方法和来源等方面，优异的萃取剂可谓万里挑一，好的萃取剂能够简化生产工艺，提高分离效率，降低生产成本，减少污染排放。

本领域已知的市售萃取剂产品主要分为有机膦萃取剂、羧酸类萃取剂和胺类萃取剂，典型的有机膦萃取剂包括2-乙基己基膦酸单(2-乙基己基)酯(P507)、二(2-乙基己基)膦酸(P204)、二(2，4，4-三甲基戊基)次膦酸(C272)、膦酸三丁酯(TBP)等，胺类萃取剂包括三正辛基胺(N235)、仲碳伯胺(N1923)、甲基三辛基氯化铵(N263)等，羧酸萃取剂包括环烷酸、新癸酸、仲辛基苯氧乙酸(CA-12)等。

市售萃取剂仍存在某些不足，例如P507是稀土分离工业中应用最广的一种萃取剂，但它对于相邻的稀土元素间的分离系数低，比如镨钕的分离系数只有1.4，这使得镨钕元素难以分离。环烷酸主要应用于分离提纯氧化钇，但环烷酸是石油化工工业的副产物其组分复杂，需要在较高的pH条件下才能萃取稀土，长期使用后其成分容易发生变化，导致有机相浓度降低，影响分离工艺的稳定性。CA-12萃取剂曾尝试替代环烷酸，该萃取剂可在稀土元素萃取分离工艺中有效地将钇与全部镧系元素分离，并可克服环烷酸萃取分离钇时有机相浓度降低的问题，但是萃取体系中重稀土与钇的分离系数低，这导致重稀土元素与钇难以分离，从而需要设计更多级数的萃取槽来达到分离效果。

为了更有效地分离稀土元素钇，需要开发与现有技术相比具有更高分离系数并且能够克服现有技术缺点的新型萃取剂，以及使用该萃取剂的萃取分离方法。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于采用N，N-二烃基胺基羧酸作为分离稀土元素的萃取剂，从混合稀土料液中分离提纯稀土元素。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种分离稀土元素的方法，使用具有结构式I的化合物作为萃取剂对稀土混合料液进行萃取：

其中，R₁和R₂独立地为(例如可以是C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10、C11、C12、C13、C14、C15、C16、C17、C18、C19、C20、C22、C24、C26、C28、C30、C35、C40等)的直链或支链、取代或未取代、饱和或不饱和烃基。