一种重稀土元素的萃取分离方法技术

本发明专利技术提供一种重稀土元素的萃取分离方法，包括以下步骤：将稀土富集物和无机酸混合得到原料液；将萃取剂和稀释剂混合得到有机相；使用所述有机相对原料液中的稀土元素进行萃取；所述萃取剂为烷基磷酸单烷基酯和二烷基次磷酸的混合物。本发明专利技术采用烷基磷酸单烷基酯和二烷基次磷酸的混合物作为萃取剂，对于稀土元素的选择性高，并且和无机酸、稀释剂结合，提高了对稀土元素特别是相邻稀土元素的分离系数，易于反萃。

【技术实现步骤摘要】
一种重稀土元素的萃取分离方法
本专利技术涉及萃取
，更具体地说，涉及一种重稀土元素的萃取分离方法。
技术介绍
稀土元素是指原子序数为57-71的镧系元素及原子序数为39的钇。现今稀土元素被广泛应用于发光材料，电子通讯，磁性材料，冶金，陶瓷等领域。根据稀土元素原子电子层结构和物理化学性质，以及它们在矿物中共生情况和不同的离子半径可产生不同性质的特征，十七种稀土元素通常分为二组：轻稀土和重稀土。重稀土被称为“超级工业味精”，主要包括钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥和钇。由于钪元素的性质与镥相近，也属于重稀土。重稀土储量少，缺口大，价值昂贵，可替代性小。世界稀土氧化物的生产主要集中于轻稀土，重稀土所占比重非常低，只占全部稀土氧化物产量的4％左右。在为数不多的重稀土资源中，离子型矿是我国特有的矿种，全球70％以上重稀土分布在我国南方的离子型矿中。因此，发展环境友好、高效的重稀土分离工艺对于我国稀土冶金行业至关重要。重稀土元素中的铽、铥、镥是市场上稀缺产品。由于重稀土元素间性质极为相似，使得分离尤为困难。现有技术中，CN85102210公开了溶剂萃取分离混合稀土工艺，采用P507为萃取剂，但其对中重稀土分离时不易反萃，分离难度很大。201310043075公开了一种分离重稀土元素的萃取剂，其采用的是C272和P507两种酸性膦类萃取剂按体积比1∶0.5—1∶2混合后，用煤油稀释至0.5-1.5mol/L，用于铥、镱、镥的分离。但是C272比例较低时反萃仍然困难，C272比例较高时重稀土萃合物易析出。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于提供一种重稀土元素的萃取分离方法，分离系数高，易于反萃。本专利技术提供了一种重稀土元素的萃取分离方法，包括以下步骤：将稀土富集物和无机酸混合得到原料液；使用包括萃取剂和稀释剂的有机相对所述原料液中的稀土元素进行萃取；所述萃取剂为烷基磷酸单烷基酯和二烷基次磷酸。优选的，所述稀土元素为Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu和Y的一种或几种。优选的，所述烷基磷酸单烷基酯具有式(I)结构；其中，R选自2,4,4-三甲基戊基、2,2,4-三甲基戊基、2,3,4-三甲基戊基、1,1,3,3-四甲基丁基、2-乙基己基中的一种。优选的，所述二烷基次磷酸具有式(II)结构；其中，R选自2,4,4-三甲基戊基、2,2,4-三甲基戊基、2,3,4-三甲基戊基、1,1,3,3-四甲基丁基、2-乙基己基中的一种。优选的，所述烷基磷酸单烷基酯和二烷基次磷酸的质量比为(40～90)：(10～50)。优选的，所述萃取剂还包括三烷基磷酸酯。优选的，所述三烷基磷酸酯具有式(III)结构；其中，R基选自2,4,4-三甲基戊基、2,2,4-三甲基戊基、2,3,4-三甲基戊基、1,1,3,3-四甲基丁基、2-乙基己基中的一种。优选的，所述烷基磷酸单烷基酯、二烷基次磷酸和三烷基磷酸酯的质量比为(40～90)：(10～50)：(1～10)。优选的，所述稀释剂为烷烃或芳烃。优选的，还包括：使用无机酸对有机相中的稀土元素进行反萃取。与现有技术相比，本专利技术提供了一种重稀土元素的萃取分离方法，包括以下步骤：将稀土富集物和无机酸混合得到原料液；使用包括萃取剂和稀释剂的有机相对所述原料液中的稀土元素进行萃取；所述萃取剂为烷基磷酸单烷基酯和二烷基次磷酸。本专利技术采用烷基磷酸单烷基酯和二烷基次磷酸的混合物作为萃取剂，其在有机相和水相均有分配，在萃取过程中加强了萃取剂和稀土离子的竞争作用，提高了重稀土的萃取分离系数。因此，本专利技术的萃取剂对于稀土元素的选择性高，并且和无机酸、稀释剂结合，进一步提高了对稀土元素特别是相邻稀土元素的分离系数，易于反萃。在萃取过程中无需盐析剂，即可达到萃取分离。本专利技术提供的萃取分离方法在萃取过程界面现象良好，节约了酸碱消耗。具体实施方式为了进一步了解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术的优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本专利技术的特征和优点而不是对本专利技术专利要求的限制。本专利技术提供了一种重稀土元素的萃取分离方法，包括以下步骤：将稀土富集物和无机酸混合得到原料液；使用包括萃取剂和稀释剂的有机相对所述原料液中的稀土元素进行萃取；所述萃取剂为烷基磷酸单烷基酯和二烷基次磷酸。本专利技术首先将稀土富集物和无机酸混合得到原料液。本专利技术对于上述混合方式不进行限定，本领域技术人员熟知的混合方式即可。所述稀土富集物为含有稀土离子，特别是重稀土离子的原料，可以为混合物，也可以为稀土离子的氯化物或硫酸盐。本专利技术对此不进行限定。所述无机酸优选为盐酸、硝酸和硫酸，更优选为盐酸和硝酸，最优选为盐酸。所述无机酸的浓度为10～18mol/L，具体的所述浓盐酸的浓度优选为10～12mol/L，所述浓硝酸的浓度优选为14～16mol/L，所述浓硫酸的浓度优选为15～18mol/L。所述稀土富集物的质量和无机酸的体积的比例优选为10：(1～8)，更优选为10：(2～7)，最优选为10：(3～6)。将萃取剂和稀释剂混合得到有机相。专利技术对于上述混合方式不进行限定，本领域技术人员熟知的混合方式即可。本专利技术所述稀土元素为Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu和Y的一种或几种。本专利技术所述萃取剂为烷基磷酸单烷基酯和二烷基次磷酸的混合物。所述烷基磷酸单烷基酯优选具有式(I)结构；其中，R选自2,4,4-三甲基戊基、2,2,4-三甲基戊基、2,3,4-三甲基戊基、1,1,3,3-四甲基丁基、2-乙基己基中的一种。本专利技术对于所述具有式(I)结构的烷基磷酸单烷基酯的来源不进行限定，可以为市售，也可以自制，优选按照以下方法制备：反应容器中加入醇，10-30℃并搅拌下，滴加三氯化磷，耗时1h。升温到60℃搅拌0.5h，然后减压蒸馏氯代烷，得粗亚磷酸二酯；反应容器中加入上一步产物粗亚磷酸二酯，加入乙醇钠，减压蒸馏出乙醇。加入相应的氯代烷，加热回流5h，加水分层，油层减压回收氯代烷，得中性酯；反应容器中加入上一步反应得到的中性酯，加入盐酸，加热回流10h。冷却后用石油醚提取产物并提纯，得烷基膦酸单烷基酯。所述醇与所述三氯化磷的质量比优选为(90～100)：(30～40)；所述醇、所述三氯化磷、氯代烷的质量比优选为(90～100)：(30～40)：(105～115)；所述乙醇钠的体积分数优选为20％～25％；所述盐酸的体积分数为15％～25％。所述二烷基次磷酸优选具有式(II)结构；其中，R选自2,4,4-三甲基戊基、2,2,4-三甲基戊基、2,3,4-三甲基戊基、1,1,3,3-四甲基丁基、2-乙基己基中的一种。所述烷基磷酸单烷基酯和二烷基次磷酸的质量比优选为(40～90)：(10～50)，更优选为(50～80)：(20～40)。优选的，所述萃取剂还包括三烷基磷酸酯。优选的，所述三烷基磷酸酯具有式(III)结构；其中，R选自2,4,4-三甲基戊基、2,2,4-三甲基戊基、2,3,4-三甲基戊基、1,1,3,3-四甲基丁基、2-乙基己基中的一种。所述烷基磷酸单烷基酯、二烷基次磷酸和三烷基磷酸酯的质量比优选为(40～90)：(10～50)：(1～10)；更优选为(50～80)：(20～40)：(2～8)。在专利技术中，对于所述二烷基次磷酸和三烷基磷酸酯的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种重稀土元素的萃取分离方法，包括以下步骤：将稀土富集物和无机酸混合得到原料液；使用包括萃取剂和稀释剂的有机相对所述原料液中的稀土元素进行萃取；所述萃取剂为烷基磷酸单烷基酯和二烷基次磷酸。

【技术特征摘要】
1.一种重稀土元素的萃取分离方法，包括以下步骤：将稀土富集物和无机酸混合得到原料液；所述无机酸为盐酸、硝酸和硫酸；所述无机酸的浓度为10～18mol/L；所述稀土富集物的质量和无机酸的体积的比例为10：(1～8)；使用包括萃取剂和稀释剂的有机相对所述原料液中的稀土元素进行萃取；所述萃取剂为烷基磷酸单烷基酯和二烷基次磷酸；所述烷基磷酸单烷基酯具有式(I)结构；其中，R选自2,4,4-三甲基戊基、2,2,4-三甲基戊基、2,3,4-三甲基戊基、1,1,3,3-四甲基丁基中的一种；所述萃取的温度为20℃～35℃，所述萃取的时间为5～10min。2.根据权利要求1所述的萃取分离方法，其特征在于，所述稀土元素为Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu和Y的一种或几种。3.根据权利要求1所述的萃取分离方法，其特征在于，所述二烷基次磷酸具有式(II)结构；其中，R选自2,4,4-三甲基戊基、2,2,4-三甲基戊基...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙晓琦，王艳良，郭向广，
申请(专利权)人：厦门稀土材料研究所，
类型：发明
国别省市：福建;35