[其他]混合稀土元素萃取分离

说明书

本发明属于稀土分离湿法冶金工艺，用2-乙基己基膦酸单2-乙基己基酯（记为HEH（EHP））为萃取剂，多级分馏萃取法从含有大量重稀土物料中进行Er-Tm分组和Tm，Yb，Lu分离。

HEH（EHP）与常用的萃取剂二（2-乙基己基）磷酸（D2EHPA）比较，具有酸度低，反萃容易，不易乳化等特点，更适于处理重稀土物料。有机化学1982年4期268页曾报导用HEH（EHP）回流萃取分离镥。使用独居石和褐钇钶矿稀土经离子交换得到的Tm-Tb-Lu富集物为原料，没有涉及萃取分组和Tm、Yb分离，与本发明使用同一矿物原料进行分组的类似工作是我们发表在《稀土化学论文集》（科学出版社出版P20-291982）的工作。但其分组顺序是从Nd-Sm开始，然后进行Gd-Tb、Er-Tm分组。所以进料浓度低，处理量小，萃取剂用量大，不宜工业规模生产，尤其在Er-Tm分组之后有机相Tm-Lu组稀土浓度＜0.2克/升，进一步分离Tm、Yb、Lu实际上是不可能了。

日本专利昭54-93672，昭57-198227、昭58-84118也用HEH（EHP）萃取分离稀土，但都没有涉及Er-Tm分组和Tm、Yb、Lu分离工艺。昭58-84118提出多级按比例加减法，中和萃取段的酸度，改善分离效果。本发明采用萃取剂中引入铵盐或者从进料级加入稀释水的办法调整酸度比其简单些。昭57-198227提出引用部分反萃液经碱中和处理后代替洗酸，本发明分离Lu部分也采用同样的方式但反萃液未经任何处理。

本发明的目的是针对以重稀土为主离子型吸附矿的混合稀土，研究适合于工业生产的工艺流程。从这种含有大量重稀土物料中先进行Er-Tm分组和Tm、Yb、Lu分离，作为这种物料全分离流程第一部分，原料是以重稀土为主的离子型吸附矿分离钇以后所得混合稀土。

本发明工艺流程如图（1）所示，共分三步：

1.Er-Tm分组

2.分离Tm

3.Yb-Lu分离

先从Er-Tm分组是基于以下两点：（1）重稀土中（Tb-Lu）每两相邻元素间分离因数以Er-Tm最大（2）HEH（EHP）萃取容量小而原料中Tm-Lu含量低，先从Er-Tm分组避免了有机相负担过重。所以本发明的工艺可以采取高浓度稀土料液进料（250～300克/升）并获得浓度较高的出口萃余液（140-160克/升）和出口萃取液（14～24克/升），对下步分离十分有利，同时萃取剂和酸的用量也有明显降低，所以先从Er-Tm分组是本发明特点之一。

本发明使用萃取剂有效成份为HEH（EHP）。分子式为

R为2-乙基己基，萃取剂构成为HEH（EHP）-煤油或HEH（EHP）-HEH（EHP）铵盐一煤油，铵盐的引入是为了降低萃取段水相酸度提高稀土分配比和分离因数，得到酸度较低的出口萃余液，以利于进一步分离。

本发明使用的料液：第一步Er-Tm分组料液来自分离钇工序，可以是稀土HCl溶液或HNO₃溶液，稀土浓度250-300克/升，游离酸0.0001～0.2N，第二步之料液是含Tm-Lu有机料液，是Er-Tm分组出口萃取液，稀土浓度13～24克/升，第三步料液可直接用第二步出口萃取液，也可以反萃后经过处理（如碱沉淀-酸溶或离子交换膜渗析酸）得到镱镥富集物盐酸溶液，稀土浓度80-130克/升pH＝1-4。

本发明使用洗酸是浓度2～6N硝酸或盐酸或者是用部分反萃液代替洗酸，其中Er-Tm分组工艺为2.3-2.5NHCl或HNO₃，分离Tm工艺为3.4-3.5NHCl，分离Yb-Lu工艺洗酸是用部分反萃液代替（反酸浓度为5.3NHCl）。反萃液代替洗酸是为了提高产品纯度和减少酸耗。

本发明萃取段水相酸度调整方法包括以下三种（1）不作任何调整。（2）从进料级加入一定量稀释水。（3）萃取剂中加入铵盐。

本发明各步工艺之流比（体积比）：

Er-Tm分组：HNO〈`;;3`〉体系萃取剂∶料液∶洗酸为2.52∶1.40-1.44∶0.6;HCl体系为3∶1.2∶0.5。

分离Tm工艺萃取剂∶有机料液∶稀释水∶洗酸为9∶30∶5∶7。

分离Yb-Lu工艺萃取剂∶料液∶洗酸∶反酸为31-33∶5∶6∶12。