[发明专利]氧化-萃取分离提纯氧化铈的工艺

说明书

本发明属于湿法冶金范畴，用以分离制备氧化铈。

制备氧化铈的生产工艺，大都直接应用液-液萃取。由于铈有变成高价的性质，因此利用该性质进行分离提纯的方法很多，如：硝酸铈铵重结晶法，TBP在硝酸体系中的萃取分离，及其它一些化学方法。这些方法一方面酸度很高给操作带来不便，另一方面，成本高，生产效率低。在将三价铈氧化四价铈的过程中，可使用的氧化方法很多，如空气氧化法，双氧水氧化法。空气氧化法中氧化速度太慢，操作温度又很高，双氧化氧化法则需要很低酸度下才能进行。不适于与液液萃取法的衔接。

本发明的目的就是要克服上述各方法中的缺点，利用四价铈与其他三价稀土有较大分离系数及液-液萃取可连续操作，能制备高纯度产品等优点，将氧化，萃取结合在一起，通过分馏萃取制备出氧化铈。本发明的另一个目的就是要克服硫酸体系进行氧化-萃取分离中出现的各种问题。稀土浓度太低，只能在20～50g/l之间，浓度再高就会出现结晶，从而造成乳化现象，在反萃液中含有少量SO^2-₄离子，给制备高纯氧化铈带来困难。

本发明为了实现上述目的，所采用的措施为：不采用硫酸体系而采用盐酸体系，使用较低的酸度以便与现有萃取分离衔接，而不采用高酸度体系。使用高锰作氧化剂进行分级氧化，提高纯度，高效率，高产量，低成本。

本发明的目的是按如下方法实现的：

以0.1M～1.3M的氯化稀土溶液作原料，其中含铈8%以上，在0.1～1.0M的低酸度情况下，用1%～25%百分重量的高锰酸钾溶液作氧化剂，以1.0～1.5MP₂O₄-煤油作有机相，经过5～15级萃取，7～35级洗涤，3～10级反萃来制备氧化铈，其中洗涤酸的酸度为0.5～3.0M的盐酸溶液，反萃液为1.0～5.0MHCL和1%～10%的H₂O₂混和溶液。料液、洗液、反萃液的流比：2～5∶1～3∶1～15，有机相与反萃液的流比为10～100∶1～15，高锰酸钾氧化液在萃取段加入，与料液比为料液∶高锰酸钾＝1～100∶1～15。进行分级氧化。于第一级加入有机相，第5～15级加入料液，第13级～50级为洗液入口，第16～51级为反液入口。1～15级分别按例加入高锰酸钾氧化液。第一级水相出口的少铈稀土含铈为0.5%以下。反萃液中含铈为98～99.99%。该反液通过草沉、干燥、灼烧、得氧化铈。

本发明结合工艺流程，详述如下：

1.首先选择有机相，以煤油稀释P₂O₄至P₂O₄浓度为1.0～1.5M，然后按常规方法进行处理，以利用使用。

2.选择原料液，使稀土总浓度为0.1～1.2M的氯化稀土溶液，其中含铈为8%以上，调节酸度为0.1～1.0M之间。

3.选择氧化液，用高锰酸钾配制成1～25%的溶液。

4.选择反萃液：制成酸度为1.0～5.0M的盐酸溶液其中含1%～15%的H₂O₄。

5.选择洗涤液：配制0.5M-3.0M的盐酸溶液作洗涤液。

6.进行分馏萃取实验，第一级为有机相的入口第1～15级进料液，并按料液成份加入高锰酸钾氧化液，第13～50级为洗液入口，第16级～51级，反萃液入口。第一级余液出口为少铈稀土溶液，含铈为0.5%以下，反液出口为含铈98～99.99%的纯铈溶液。各液的流比为：料液∶洗液∶有机相＝2～5∶1～3∶1～15，有机相与反液的相比为10～100∶1∶15。

本发明所述的氧化-萃取法制备氧化铈的工艺，实施例如下：但不受该实施的园囿。

[1]原料液：氧化稀土溶液：∑RxOy＝0.86M，

∑CexOy＝0.44M，酸度＝0.47M。

[2]有机相：1.5MP₂O₄-煤油溶液。

[3]洗液：1.5MHCL洗液。

[4]反液：3.0NHCL+2%H₂O₂溶液。

[5]氧化液：5%KMnO₄溶液1～7级萃取段中分别按0.3ml、0.5ml、1.5ml、2ml、2.5ml、3ml、7ml加入。

[6]洗涤段为15级，反萃段为5级。

[7]萃取相比：料液∶洗液∶有机＝30∶18∶120。

[8]有机相与反萃液相比：24∶5。