本发明专利技术一种直接制备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、反萃工段和稀土皂化工段。NdSm/Eu分离与Eu/GdTb分离串联。本发明专利技术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%。本发明专利技术具有铕产品纯度高、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。
Extraction separation process for directly preparing 5N grade Europium
The invention relates to an extraction separation process of direct preparation of europium 5N, with P229 as the extractant, the relative purity of 2N ~ 3N europium chloride solution as the liquid, which consists of 8 steps, including 3 separate steps and 5 auxiliary steps; 3 separate steps were NdSmEu/EuGdTb and NdSm/Eu separation section and the separation section Eu/GdTb separation section, 5 auxiliary steps respectively, extracting acid concentration section section and stripping section, the saponification of rare earth and rare earth saponification section section. NdSm/Eu separation and Eu/GdTb separation. The invention can obtain a 5N grade high-purity europium product with a purity of 99.9990% to 99.9995%, with a yield of about 87.40% to 96.94%. The invention has the advantages of high purity, high product yield, large production scale, less chemical reagent consumption, simple operation, low production cost, etc..
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种直接制备5N级铕的萃取分离工艺，特别是涉及以酸性膦试剂P229为稀土萃取剂、以相对纯度2N～3N级氯化铕溶液为料液，制备相对纯度为5N级铕产品的萃取分离工艺方法。本专利技术属于溶剂萃取中的稀土分离
技术介绍
铕广泛用于荧光材料、磁泡材料、光学玻璃材料等高科技领域。相对纯度(即稀土相对纯度，时常简称为纯度)为99.999％(简称5N)的铕产品是制备高性能铕材料的重要物质基础。传统的溶剂萃取法所制备的有产品均低于5N级。1985年5月，申请号为85104034的中国专利采用将溶剂萃取法制备了纯度达到3N5(99.95％)级的铕产品。目前，制备纯度达到5N级铕产品的方法主要有阳离子树脂交换法、萃淋树脂法和还原铕法(包括电还原、锌粉还原等)。相对于阳离子树脂交换法、萃淋树脂法和还原铕法，溶剂萃取法具有产品产率高、生产规模大、化工试剂消耗少、自动化程度高、操作简便、生产成本低等优点。因此，溶剂萃取法理应是制备5N铕产品的首选方法。本专利技术以相对纯度为2N～3N(99％～99.9％)的氯化铕溶液为料液，采用新的稀土皂化技术、满载萃取技术、浓缩技术、以及分离流程的优化等来提高铕产品的纯度，从而建立以分馏萃取为核心技术的制备5N级高纯铕产品的分离工艺。在分离工艺中，评价离子交换树脂的重要技术指标是有效交换容量。有效交换容量有时简称交换容量。阴离子离子交换树脂的有效交换容量是指每kg干树脂有效交换一价阴离子的摩尔数。顺便说明一下，一定质量的干树脂的总交换量通过以下公式来计算：n＝m×Q(1)式(1)中，m为干树脂的质量，其单位为kg；Q为树脂的有效交换容量，其单位为mol/kg；n为总交换量，其单位为mol。由式(1)可知，总交换量是指给定树脂质量m时的最大有效交换量。实际上，总交换量就是给定树脂质量m时的最大交换摩尔数，因此总交换量也称为总交换摩尔数。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对至今未有溶剂萃取法制备5N级铕产品的工艺，建立一种以P229为萃取剂的直接制备5N级铕的萃取分离工艺。本专利技术一种直接制备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。萃酸工段通常简称为萃酸段；浓缩工段通常简称为浓缩段；反萃工段通常简称为反萃段；皂化工段通常简称为皂化段。NdSm/Eu分离与Eu/GdTb分离串联。步骤具体如下：1)NdSmEu/EuGdTb分离工段第一步为NdSmEu/EuGdTb满载分馏萃取分离工段，实现NdSmEu/EuGdTb分离。来自第四步的稀土皂化P229有机相从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％直接进入第二步的浓缩工段，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)浓缩工段第二步为浓缩工段，实现第一步的负载EuGdTb有机相的浓缩。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)萃酸工段第三步为萃酸工段，N235萃取除去第二步浓缩工段所得的含酸氯化铕钆铽溶液中的残余盐酸。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第四步为稀土皂化工段I，实现P229萃取有机相的稀土皂化。控制来自第一步的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，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分离工段第五步为NdSm/Eu分馏萃取分离工段，实现NdSm/Eu分离。来自第八步的稀土皂化P229有机相从NdSm/Eu分馏萃取体系第一级进入，来自第一步的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富钕钐料液本文档来自技高网...
【技术保护点】
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的稀土皂化P229有机相从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％直接进入第二步的浓缩工段，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，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的稀土皂化P229有机相从NdSm/Eu分馏萃取体系第一级进入，来自第一步的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...
【技术特征摘要】
1.一种直接制备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
来自第四步的稀土皂化P229有机相从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
步的浓缩工段，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
\t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...
【专利技术属性】
技术研发人员：钟学明，
申请(专利权)人：南昌航空大学，
类型：发明
国别省市：江西;36
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