一种溶剂萃取法制备4N级铕的工艺方法技术

本发明专利技术一种溶剂萃取法制备4N级铕的工艺方法，以P507为萃取剂、铕的相对纯度介于40%～90%氯化富铕溶液为料液，包括5个步骤，其中3个分离步骤和2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，2个辅助步骤分别为浓缩工段和萃酸工段。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99.990%～99.995%的4N级铕产品，其产率高达91.72%～98.77%。本发明专利技术具有铕产品纯度高、铕产品收率高、生产规模大、化工试剂消耗少、操作简便、生产成本低等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种溶剂萃取法制备4N级铕的工艺方法，特别是涉及以酸性膦试剂P507为稀土萃取剂、铕的相对纯度介于40％～60％氯化富铕溶液为料液，制备纯度≥99.99％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
相对纯度(即稀土相对纯度，时常简称为纯度)为99.99％(简称4N)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4N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级(99.95％)的铕产品。目前，制备纯度高于4N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(包括电还原法、锌粉还原法等)。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收率高、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4N铕产品的首选方法。现有稀土萃取分离生产工艺中通常产出相对纯度为40％～90％的富铕分离产品，该富铕产品中的其他稀土元素主要是钐和钆。本专利技术以铕的相对纯度介于40％～90％的氯化铕溶液为料液，采用满载萃取技术、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4N铕产品的工艺方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对至今未有制备4N级铕产品的溶剂萃取分离工艺，建立一种以P507为萃取剂的溶剂萃取法制备4N级铕的工艺方法。本专利技术一种溶剂萃取法制备4N级铕的工艺方法，以P507为萃取剂、铕的相对纯度介于40％～90％(即铕的摩尔数与稀土摩尔数之比)氯化富铕溶液为料液，包括5个步骤，其中3个分离步骤和2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；2个辅助步骤分别为浓缩工段和萃酸工段。NdSm/Eu分离与Eu/GdTb分离串联。萃酸工段通常简称为萃酸段；浓缩工段通常简称为浓缩段。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。皂化率为0.36的稀土皂化P507有机相I从NdSmEu/EuGdTb满载分馏萃取体系第一级进入，铕的相对纯度40％～90％氯化富铕料液从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，用作第四步NdSm/Eu分离工段的原料；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86.7562％～92.3671％直接进入第二步的浓缩工段，其余13.2438％～7.6329％用作第五步Eu/GdTb分离工段的原料。所述的氯化富铕料液的稀土浓度为0.5mol/L～1.5mol/L，其中铕的摩尔浓度与稀土摩尔浓度之比为0.4～0.9，pH值范围为2～4。所述的皂化率为0.36的P507稀土皂化有机相I是指NdSmEu/EuGdTb分离工段专用有机相，采用通用方法皂化。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3.9mol/L～4.2mol/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5.0︰1～5.4︰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)NdSm/Eu分离工段第四步为NdSm/Eu分馏萃取分离工段，实现NdSm/Eu分离。皂化率为0.36的稀土皂化P507有机相II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，来自第五步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溶液；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有机相用作第五步Eu/GdTb分离的稀土皂化有机相，全部进入第五步Eu/GdTb分离工段的第一级。所述的皂化率为0.36的P507稀土皂化有机相II是指NdSm/Eu分馏萃取分离工段专用P507有机相，采用通用方法皂化。5)Eu/GdTb分离工段第五步为有机进料Eu/GdTb分馏萃取分离工段，实现Eu/GdTb分离。来自第四步的负载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4N级高纯铕；从Eu/GdTb分馏萃取体系的最后一级获得负载富钆铽有机相。所述的洗涤酸为1.8mol/L～2.0mol/L盐酸；所述的分离产品4N级高纯铕中铕的摩尔数与稀土摩尔数之比为0.99990～0.99995，相对纯度为99.990％～99.995％，收率为91.72％～98.77％。所述的P507有机相为P507的磺化煤油溶液，其中P507浓度为0.5mol/L～1.5mol/L。本专利技术的优点：本专利技术不但完全保留了分馏萃取的优点，而且对分离工艺进行了优化。因此，本专利技术具有铕产品纯度高、铕产品收率高、生产规模大、化工试剂消耗少、操作简便、生产成本低等优点。附图说明图1：本专利技术的萃取分离工艺方法流程图。图1中，萃酸段为萃酸工段的简称；浓缩段为浓缩工段的简称。所述的流程图中包含分馏萃取体系的结构，但不构成对本专利技术的任何限制。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术所述的一种溶剂萃取法制备4N级铕的工艺方法作进一步描述。实施例11)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。皂化率为0.36的P507稀土皂化有机相I从NdSmEu/EuGdTb满载分馏萃取体系第1级进入，pH值为3、稀土浓度为1.0mol/L、铕的相对浓度(铕的摩尔浓度与稀土摩尔浓度之比)65％的氯化富铕料液从NdSmEu/EuGdTb满载分馏萃取体系第62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本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种溶剂萃取法制备4N级铕的工艺方法，其特征在于：所述的工艺方法以P507为萃取剂、铕的相对纯度40%～90%氯化铕溶液为料液，包括5个步骤，其中3个分离步骤和2个辅助步骤；3个分离步骤分别为NdSmEu/EuGdTb分离工段、NdSm/Eu分离和Eu/GdTb分离，2个辅助步骤分别为浓缩工段和萃酸工段；NdSm/Eu分离工段与Eu/GdTb分离工段串联；步骤具体如下：1）NdSmEu/EuGdTb分离工段皂化率为0.36的稀土皂化P507有机相从NdSmEu/EuGdTb满载分馏萃取体系第一级进入，铕的相对纯度40%～90%氯化铕料液从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，用作第四步NdSm/Eu分离工段的原料；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86.7562%～92.3671%直接进入第二步的浓缩工段，其余13.2438%～7.6329%用作第五步Eu/GdTb分离工段的原料；所述的氯化铕料液的稀土浓度为0.5 mol/L～1.5 mol/L，其中铕的摩尔浓度与稀土摩尔浓度之比为0.4～0.9，pH值范围为2～4；所述的皂化率为0.36的P507稀土皂化有机相是指NdSmEu/EuGdTb分离工段专用有机相，采用通用方法皂化；2）浓缩工段负载EuGdTb有机相的浓缩采用浓度为3.9 mol/L～4.2 mol/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5.0︰1～5.4︰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0.6 mol/L，磷酸三丁酯的浓度为0.4 mol/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）NdSm/Eu分离工段皂化率为0.36的稀土皂化P507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，来自第五步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溶液；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有机相用作第五步Eu/GdTb分离的稀土皂化有机相，全部进入第五步Eu/GdTb分离工段的第一级；所述的皂化率为0.36的P507稀土皂化有机相是指NdSm/Eu分馏萃取分离工段专用P507有机相，采用通用方法皂化；5）Eu/GdTb分离工段来自第四步的负载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4N级高纯铕；从Eu/GdTb分馏萃取体系的最后一级获得负载钆铽有机相；所述的洗涤酸为1.8 mol/L～2.0 mol/L 盐酸；所述的分离产品4N级高纯铕中铕的摩尔数与稀土摩尔数之比为0.99990～0.99995，相对纯度为99.990%～99.995%，收率为91.72%～98.77%；所述的P507有机相为P507的磺化煤油溶液，其中P507浓度为0.5 mol/L～1.5 mol/L。...

【技术特征摘要】
1.一种溶剂萃取法制备4N级铕的工艺方法，其特征在于：所述的工艺方法以P507为萃取剂、铕的相对纯度40%～90%氯化铕溶液为料液，包括5个步骤，其中3个分离步骤和2个辅助步骤；3个分离步骤分别为NdSmEu/EuGdTb分离工段、NdSm/Eu分离和Eu/GdTb分离，2个辅助步骤分别为浓缩工段和萃酸工段；NdSm/Eu分离工段与Eu/GdTb分离工段串联；步骤具体如下：1）NdSmEu/EuGdTb分离工段皂化率为0.36的稀土皂化P507有机相从NdSmEu/EuGdTb满载分馏萃取体系第一级进入，铕的相对纯度40%～90%氯化铕料液从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，用作第四步NdSm/Eu分离工段的原料；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86.7562%～92.3671%直接进入第二步的浓缩工段，其余13.2438%～7.6329%用作第五步Eu/GdTb分离工段的原料；所述的氯化铕料液的稀土浓度为0.5 mol/L～1.5 mol/L，其中铕的摩尔浓度与稀土摩尔浓度之比为0.4～0.9，pH值范围为2～4；所述的皂化率为0.36的P507稀土皂化有机相是指NdSmEu/EuGdTb分离工段专用有机相，采用通用方法皂化；2）浓缩工段负载EuGdTb有机相的浓缩采用浓度为3.9 mol/L～4.2 mol/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5.0︰1～5.4︰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...

【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