[发明专利]一种直接制备5N级铕的萃取分离工艺

摘要

本发明一种直接制备5N级铕的萃取分离工艺，以P229为萃取剂、相对纯度2N～3N级氯化铕溶液为料液，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NdSmEu/EuGdTb分离工段、NdSm/Eu分离工段和Eu/GdTb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。NdSm/Eu分离与Eu/GdTb分离串联。本发明可以获得相对纯度为99.9990%～99.9995%的5N级高纯铕产品，产率为87.40%～96.94%。本发明具有铕产品纯度高、铕产品产率高、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

一种直接制备5N级铕的萃取分离工艺，其特征在于：所述的萃取分离工艺以P229为萃取剂，相对纯度2N～3N级氯化铕溶液为料液，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NdSmEu/EuGdTb分离工段、NdSm/Eu分离工段和Eu/GdTb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；步骤具体如下：1)NdSmEu/EuGdTb分离工段来自第四步稀土皂化工段I的稀土皂化P229有机相I从NdSmEu/EuGdTb满载分馏萃取体系第一级进入，相对纯度2N～3N级氯化铕溶液从NdSmEu/EuGdTb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铕钆铽溶液作为洗涤剂从最后一级进入NdSmEu/EuGdTb满载分馏萃取体系；从NdSmEu/EuGdTb满载分馏萃取体系第一级萃余水相获得NdSmEu料液，以稀土摩尔数计，其中84.4995％～84.5411％用于第四步稀土皂化工段I，其余15.5005％～15.4589％用作第五步NdSm/Eu分离工段的料液；从NdSmEu/EuGdTb满载分馏萃取体系的最后一级获得负载EuGdTb有机相，以稀土摩尔数计，其中94.6938％～94.7062％直接进入第二步浓缩工段，其余5.3062％～5.2938％用作第六步Eu/GdTb分离工段的原料；所述的氯化铕料液的稀土浓度为0.5mol/L～1.5mol/L，其中铕的相对纯度为99％～99.9％，pH值范围为2～4；2)浓缩工段负载EuGdTb有机相的浓缩采用浓度为2.8mol/L～3.0mol/L盐酸，逆流反萃负载EuGdTb有机相中的稀土EuGdTb；控制盐酸的摩尔数与负载EuGdTb有机相中的稀土摩尔数之比为3.5︰1～3.7︰1；从浓缩工段的反萃余水相获得的含酸氯化铕钆铽溶液，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铕钆铽溶液中的残余盐酸摩尔数之比为2︰1，8级逆流萃取除去含酸氯化铕钆铽溶液中的残余盐酸；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铕钆铽溶液全部用作第一步NdSmEu/EuGdTb分离工段的洗涤剂；4)稀土皂化工段I控制来自第一步NdSmEu/EuGdTb分离工段的NdSmEu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NdSmEu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NdSmEu/EuGdTb分离工段的NdSmEu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I，其皂化率为36％；稀土皂化工段I所得的稀土皂化P229有机相I全部用于第一步NdSmEu/EuGdTb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)NdSm/Eu分离工段来自第八步稀土皂化工段II的稀土皂化P229有机相II从NdSm/Eu分馏萃取体系第一级进入，来自第一步NdSmEu/EuGdTb分离工段的NdSmEu料液从NdSm/Eu分馏萃取体系进料级进入，来自第六步Eu/GdTb分离工段的第一级萃余水相作为洗涤剂从最后一级进入NdSm/Eu分馏萃取体系；从NdSm/Eu分馏萃取体系第一级萃余水相获得分离产品钕钐料液；从NdSm/Eu分馏萃取体系的最后一级获得负载Eu有机相，该负载Eu有机相用作第六步Eu/GdTb分离工段的稀土皂化有机相，全部进入第六步Eu/GdTb分离工段的第一级；6)Eu/GdTb分离工段来自第五步NdSm/Eu分离工段的负载Eu有机相从Eu/GdTb分馏萃取体系第一级进入，来自第一步NdSmEu/EuGdTb分离工段的负载EuGdTb有机相从Eu/GdTb分馏萃取体系进料级进入，洗涤酸从最后一级进入Eu/GdTb分馏萃取体系；从Eu/GdTb分馏萃取体系第一级萃余水相获得分离产品5N级高纯铕；从Eu/GdTb分馏萃取体系的最后一级获得负载GdTb有机相，该负载GdTb有机相全部进入第七步反萃工段；所述的洗涤酸为1.6mol/L～1.8mol/L盐酸；所述的分离产品5N级高纯铕中铕的摩尔数与稀土摩尔数之比为0.999990～0.999995，相对纯度为99.9990％～99.9995％，产率为87.40％～96.94％；7)反萃工段采用浓度为3.0mol/L～3.2mol/L盐酸为反萃酸，逆流反萃负载GdTb有机相中的稀土元素；控制反萃盐酸的摩尔数与负载GdTb有机相中的稀土摩尔数之比为3.6︰1～3.8︰1；从反萃工段的反萃余水相获得分离产品钆铽；8)稀土皂化工段II第八步为稀土皂化工段II，实现P229萃取有机相的稀土皂化；控制来自第五步NdSm/Eu分离工段的钕钐料液中稀土与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钕钐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NdSm/Eu分离工段的钕钐料液，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II，其皂化率为36％；稀土皂化工段II所得的稀土皂化P229有机相II全部用于第五步NdSm/Eu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。