[发明专利]一种工业级铥原料制备5N铥方法

摘要

本发明一种工业级铥原料制备5N铥方法，以2N～3N级氯化铥为料液，酸性膦试剂C272为萃取剂，TBP为萃取有机相添加剂，包括12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YErTm/TmYbLu分离、YEr/Tm分离和Tm/YbLu分离工段，5个辅助步骤分别为浓缩工段、萃酸工段、皂化工段、反萃工段和皂化工段。YEr/Tm分离与Tm/YbLu分离串联。本发明可以获得相对纯度为99.9990%～99.9996%的5N级高纯铥产品，其产率达到94.39%～98.29%。本发明具有铥产品纯度高、铥产品产率高、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

一种工业级铥原料制备5N铥方法，其特征在于：所述的方法以2N～3N级氯化铥为料液，酸性膦试剂C272为萃取剂，TBP为萃取有机相添加剂，包括12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YErTm/TmYbLu分离工段、YEr/Tm分离工段和Tm/YbLu分离工段，5个辅助步骤分别为浓缩工段、萃酸工段、皂化工段I、反萃工段和皂化工段II；12个步骤具体如下：1)YErTm/TmYbLu分离工段来自第四步皂化工段I的稀土皂化C272有机相I从YErTm/TmYbLu满载分馏萃取体系第一级进入，2N～3N级氯化铥料液从YErTm/TmYbLu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铥镱镥溶液作为洗涤剂从最后一级进入YErTm/TmYbLu满载分馏萃取体系；从YErTm/TmYbLu满载分馏萃取体系第一级萃余水相获得YErTm料液，以稀土摩尔数计，其中79.2785％～79.8275％用于第四步稀土皂化工段I，其余20.7215％～20.1725％用作第五步YEr/Tm分离工段的料液；从YErTm/TmYbLu满载分馏萃取体系的最后一级获得负载TmYbLu有机相，以稀土摩尔数计，其中47.9013％～49.0932％直接进入第二步浓缩工段，其余52.0987％～50.9068％用作第六步Tm/YbLu分离工段的原料；所述的氯化铥料液的稀土浓度为0.6mol/L～1.0mol/L，其中钬的摩尔浓度与稀土摩尔浓度之比为0.99～0.999，pH值范围为3～5；第一步YErTm/TmYbLu分离工段中所述的“稀土皂化C272有机相I”为由第四步稀土皂化工段I所得的皂化率为30％的稀土皂化C272有机相I；2)浓缩工段负载TmYbLu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TmYbLu有机相中的稀土TmYbLu；控制盐酸的摩尔数与负载TmYbLu有机相中的稀土摩尔数之比为3.9︰1～4.2︰1；从浓缩工段的反萃余水相获得的含酸氯化铥镱镥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铥镱镥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铥镱镥溶液中的残余盐酸；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铥镱镥溶液全部用作第一步YErTm/TmYbLu分离工段的洗涤剂；4)皂化工段I控制来自第一步YErTm/TmYbLu分离工段的YErTm料液中稀土与C272萃取剂的摩尔比为0.10︰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YErTm料液中稀土摩尔数之比为8︰1；在皂化反应器中依次加入C272萃取有机相，来自第一步YErTm/TmYbLu分离工段的YErTm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C272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C272有机相I，其皂化率为30％；第四步皂化工段I所得的稀土皂化C272有机相I全部用于第一步YErTm/TmYbLu分离工段；所述的C272萃取有机相为C272与TBP的磺化煤油溶液，其中C272浓度为0.6mol/L～1.2mol/L，TBP的浓度为0.4mol/L～0.60mol/L；5)YEr/Tm分离工段来自第八步皂化工段II的稀土皂化C272有机相II从YEr/Tm分馏萃取体系第一级进入，来自第一步YErTm/TmYbLu分离工段的YErTm料液从YEr/Tm分馏萃取体系进料级进入，来自第六步Tm/YbLu分离工段的第一级萃余水相作为洗涤剂从最后一级进入YEr/Tm分馏萃取体系；从YEr/Tm分馏萃取体系第一级萃余水相获得分离产品钇铒料液；从YEr/Tm分馏萃取体系的最后一级获得负载Tm有机相，该负载Tm有机相用作第六步Tm/YbLu分离工段的稀土皂化有机相，全部进入第六步Tm/YbLu分离工段的第一级；第五步YEr/Tm分离工段中所述的“稀土皂化C272有机相”为由第八步稀土皂化工段II所得的皂化率为30％的稀土皂化C272有机相II；6)Tm/YbLu分离工段来自第五步YEr/Tm分离工段的负载Tm有机相从Tm/YbLu分馏萃取体系第一级进入，来自第一步YErTm/TmYbLu分离工段的负载TmYbLu有机相从Tm/YbLu分馏萃取体系进料级进入，洗涤酸从最后一级进入Tm/YbLu分馏萃取体系；从Tm/YbLu分馏萃取体系第一级萃余水相获得分离产品5N级高纯铥；从Tm/YbLu分馏萃取体系的最后一级获得负载YbLu有机相，该负载YbLu有机相全部进入第七步反萃工段；所述的洗涤酸为1.5mol/L～1.7mol/L盐酸；所述的分离产品5N级高纯铥中铥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94.39％～98.29％；7)反萃工段采用浓度为3.6mol/L～3.9mol/L盐酸为反萃酸，逆流反萃负载YbLu有机相中的稀土元素；控制反萃盐酸的摩尔数与负载YbLu有机相中的稀土摩尔数之比为4.3︰1～4.5︰1；从反萃工段的反萃余水相获得分离产品镱镥；8)皂化工段II控制来自第五步YEr/Tm分离工段的钇铒料液中稀土与C272萃取剂的摩尔比为0.10︰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钇铒料液中稀土摩尔数之比为8︰1；在皂化反应器中依次加入C272萃取有机相，来自第五步YEr/Tm分离工段的钇铒料液，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C272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C272有机相II，其皂化率为30％；第八步皂化工段II所得的稀土皂化C272有机相II全部用于第五步YEr/Tm分离工段；所述的C272萃取有机相为C272与TBP的磺化煤油溶液，其中C272浓度为0.6mol/L～1.2mol/L，TBP的浓度为0.4mol/L～0.60mol/L。