[发明专利]一种萃取分离法制备5N镝的工艺流程

摘要

本发明一种萃取分离法制备5N镝的工艺流程，以P229为萃取剂、2N5～3N5氯化镝为料液，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TbDy/DyHoY分离工段、Tb/Dy分离工段、Dy/HoY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。Tb/Dy分离与Dy/HoY分离串联。本发明可以获得相对纯度为99.9990%～99.9996%的5N级镝产品，其产率高达97.03%～98.75%。本发明具有镝产品纯度高、镝产品产率高、生产规模大、化工试剂消耗少、操作简便、生产成本低等优点。

主权项

一种萃取分离法制备5N镝的工艺流程，其特征在于：所述的工艺流程以P229为萃取剂、相对纯度99.5％～99.95％级氯化镝为料液，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TbDy/DyHoY分离工段、Tb/Dy分离工段和Dy/HoY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；8个步骤具体如下：1)TbDy/DyHoY分离工段来自第四步的稀土皂化P229有机相从TbDy/DyHoY满载分馏萃取体系第一级进入，相对纯度99.5％～99.95％级氯化镝料液从TbDy/DyHoY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镝钬钇溶液作为洗涤剂从最后一级进入TbDy/DyHoY满载分馏萃取体系；从TbDy/DyHoY满载分馏萃取体系第一级萃余水相获得TbDy料液，以稀土摩尔数计，其中74.8481％～77.7203％用于第四步稀土皂化工段I，其余25.1519％～22.2797％用作第五步Tb/Dy分离工段的料液；从TbDy/DyHoY满载分馏萃取体系的最后一级获得负载DyHoY有机相，以稀土摩尔数计，其中71.0259％～73.7514％直接进入第二步的浓缩工段，其余28.9741％～26.2486％用作第六步Dy/HoY分离工段的原料；所述的氯化镝料液的稀土浓度为0.5mol/L～1.5mol/L，其中镝的摩尔浓度与稀土摩尔浓度之比为0.995～0.9995，pH值范围为2～4；第一步中所述的稀土皂化P229有机相为由第四步“稀土皂化工段I”所制备的皂化率为36％的稀土皂化P229有机相；2)浓缩工段负载DyHoY有机相的浓缩采用浓度为3.0mol/L～3.2mol/L盐酸，逆流反萃负载DyHoY有机相中的稀土DyHoY；控制盐酸的摩尔数与负载DyHoY有机相中的稀土摩尔数之比为3.6︰1～3.8︰1；从浓缩工段的反萃余水相获得的含酸氯化镝钬钇溶液全部转入第三步萃酸工段；3)萃酸工段萃酸有机相为N235和磷酸三丁酯的磺化煤油溶液，其中N235的浓度为0.6mol/L，磷酸三丁酯的浓度为0.4mol/L；控制萃酸有机相中N235的摩尔数与含酸氯化镝钬钇溶液中的残余盐酸摩尔数之比为2︰1，6级逆流萃取除去含酸氯化镝钬钇溶液中的残余盐酸；萃酸工段出口有机相为负载盐酸N235有机相；萃酸工段出口萃余水相氯化镝钬钇溶液全部用作第一步TbDy/DyHoY分离工段的洗涤剂；4)稀土皂化工段I控制来自第一步的TbDy料液中稀土与P229萃取剂的摩尔比为0.12︰1，氢氧根型强碱性苯乙烯阴离子交换树脂相对氯离子的总交换摩尔数与TbDy料液中稀土摩尔数之比为8︰1；在皂化反应器中依次加入P229萃取有机相，来自第一步的TbDy料液，相对氯离子的有效交换容量为4mol/kg～6mol/kg及平均粒径为0.4mm～0.6mm的氢氧根型强碱性苯乙烯阴离子交换树脂；室温下充分搅拌60min后，静置分层；上层为稀土皂化P229有机相，中层为水相，下层为固态的强碱性苯乙烯阴离子交换树脂相；放出水相和强碱性苯乙烯阴离子交换树脂相，获得稀土皂化P229有机相，其皂化率为36％；稀土皂化工段I所得的稀土皂化P229有机相全部用于第一步TbDy/DyHoY满载分馏萃取分离工段；所述的P229萃取有机相为P229的磺化煤油溶液，其中P229浓度为0.5mol/L～1.5mol/L；5)Tb/Dy分离工段来自第八步的稀土皂化P229有机相从Tb/Dy分馏萃取体系第一级进入，来自第一步的TbDy料液从Tb/Dy分馏萃取体系进料级进入，来自第六步Dy/HoY分离工段的第一级萃余水相作为洗涤剂从最后一级进入Tb/Dy分馏萃取体系；从Tb/Dy分馏萃取体系第一级萃余水相获得分离产品铽料液；从Tb/Dy分馏萃取体系的最后一级获得负载Dy有机相，该负载Dy有机相用作第六步Dy/HoY分离工段的稀土皂化有机相，全部进入第六步Dy/HoY分离工段的第一级；第五步中所述的稀土皂化P229有机相为由第八步“稀土皂化工段II”所得的皂化率为36％的稀土皂化P229有机相；6)Dy/HoY分离工段来自第五步的负载Dy有机相从Dy/HoY分馏萃取体系第一级进入，来自第一步的负载DyHoY有机相从Dy/HoY分馏萃取体系进料级进入，洗涤酸从最后一级进入Dy/HoY分馏萃取体系；从Dy/HoY分馏萃取体系第一级萃余水相获得分离产品5N级高纯镝；从Dy/HoY分馏萃取体系的最后一级获得负载HoY有机相，该负载HoY有机相全部进入第七步反萃工段；所述的洗涤酸为1.2mol/L～1.4mol/L盐酸；所述的分离产品5N级高纯镝中镝的摩尔数与稀土摩尔数之比为0.999990～0.999996，相对纯度为99.9990％～99.9996％，产率为97.03％～98.75％；7)反萃工段采用浓度为3.0mol/L～3.6mol/L盐酸为反萃酸，逆流反萃负载HoY有机相中的稀土元素；控制反萃盐酸的摩尔数与负载HoY有机相中的稀土摩尔数之比为4.0︰1～4.2︰1；从反萃工段的反萃余水相获得分离产品钬钇；8)稀土皂化工段II控制来自第五步的铽料液中稀土与P229萃取剂的摩尔比为0.12︰1，氢氧根型强碱性苯乙烯阴离子交换树脂相对氯离子的总交换摩尔数与铽料液中稀土摩尔数之比为8︰1；在皂化反应器中依次加入P229萃取有机相，来自第五步的铽料液，相对氯离子的有效交换容量为4mol/kg～6mol/kg及平均粒径为0.4mm～0.6mm的氢氧根型强碱性苯乙烯阴离子交换树脂；室温下充分搅拌60min后，静置分层；上层为稀土皂化P229有机相，中层为水相，下层为固态的强碱性苯乙烯阴离子交换树脂相；放出水相和强碱性苯乙烯阴离子交换树脂相，获得稀土皂化P229有机相，其皂化率为36％；稀土皂化工段II所得的稀土皂化P229有机相全部用于第五步Tb/Dy分馏萃取分离工段；所述的P229萃取有机相为P229的磺化煤油溶液，其中P229浓度为0.5mol/L～1.5mol/L。