二进三出分馏萃取分组分离二种混合稀土的方法
【专利摘要】二进三出分馏萃取分组分离二种混合稀土的方法，用于同时处理2种稀土原料、获取3种产品。二进料口–洗涤段三出口分馏萃取体系由萃取段、萃洗段、前洗涤段和后洗涤段构成。稀土皂化有机相从第1级进入分馏萃取体系；第一种稀土料液从萃取段与萃洗段的交界处进入；第二种稀土料液从萃洗段和前洗涤段的交界处进入；洗涤液从最后一级进入。第1级萃余水相为第一个出口；最后1级负载有机相为第二个出口；前洗涤段与后洗涤段交界级萃余水相为第三出口。二进三出P507分馏萃取Nd/Sm～Dy/Ho分组分离轻稀土矿和中钇富铕稀土矿，与现有稀土分馏萃取工艺相比较，皂化碱的消耗量下降7%～42%、洗涤酸的消耗量下降8%～45%、萃取槽级数下降52%～67%。
【专利说明】二进三出分馏萃取分组分离二种混合稀土的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及二进三出分馏萃取分组分离二种混合稀土的方法，特别是涉及一种在同一分馏萃取体系中设有2个稀土料液进料口和3个稀土产品溶液出口，以2 -乙基己基膦酸单2 -乙基己基酯(简称？507?为萃取剂、以轻稀土矿(氟碳铈矿或独居石稀土矿)氯化稀土溶液为第一种稀土料液、中钇富铕矿氯化稀土溶液为第二种稀土料液，?制/3111?07/抱?分组分离氯化混合稀土料液的工艺方法。本发明属于湿法冶金中的萃取分离【技术领域】。
【背景技术】
[0002]稀土矿物有二百多种，通常分为轻稀土元素为主(即中重稀土元素含量较少)的轻稀土矿和中重稀土元素含量较高的中重稀土矿。轻稀土矿主要有氟碳铈矿(轻稀土元素约占97%)和独居石稀土矿(轻稀土元素约占9290；中重稀土矿主要有中钇富铕稀土矿(中重稀土元素约占45%)和高钇矿(中重稀土元素大于7090。稀土萃取分离是以消耗酸和碱为代价而实现的。一种稀土矿的全分离流程的数目理论上有数以万种可能的分离工艺流程。在混合稀土的全分离工艺流程中，第一次切割对全分离工艺流程的酸碱消耗具有重大影响。比如，氟碳铈矿的第一次切割通常为?制/--分组分离。中钇富铕稀土矿的第一次切割通常为--07/?)?三出口分组分离。由于--分组分离时，氟碳铺矿或独居石稀土矿的难萃组分和易萃组分的比例不均衡，导致其分离工艺流程的酸碱消耗较大。与仅处理一种稀土矿的传统分馏萃取工艺相比较，能够同时处理二种稀土矿的二进料口分馏萃取工艺能够有效地降低酸碱消耗。目前，氟碳铈矿、独居石稀土矿和中钇富铕稀土矿均是建立各自独立的分离线来组织生产的。这种基于稀土矿来独自建立不同生产线的办法，存在分离效率低、化工试剂消耗高、分离成本高等缺点。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是针对现有轻稀土矿(氟碳铈矿或独居石稀土矿)和中钇富铕稀土矿独自建立不同萃取分离生产线之现状，存在重复建设、酸碱消耗较高、稀土分离成本较高等缺点，提出一种“二进料口 -三出口”分馏萃取同时分离轻稀土矿(氟碳铈矿或独居石稀土矿)和中钇富铕稀土矿的新工艺方法，避免重复建设、进一步降低酸碱消耗、降低稀土分离的成本。
[0004]本发明二进三出分馏萃取分组分离二种混合稀土的方法，在同一分馏萃取体系中设有2个稀土料液进料口和3个稀土产品溶液出口，第三出口设于洗涤段，用于同时处理2种稀土原料、获取3种产品；具体通过--07/?)?分组分离氟碳铺矿或独居石稀土矿和中钇富铕稀土矿来实现:
(1)稀土料液第一种稀土料液为氟碳铈矿或独居石稀土矿的氯化稀土水溶液，第二种稀土料液为中钇富铕稀土矿的氯化稀土水溶液；稀土料液中稀土浓度为0.5 1?1.5 1，邱值为1?5 ；以稀土离子摩尔比计，中钇富铕稀土矿料液与氟碳铈矿或独居石稀土矿料液的进料量之比为 1: 1 ?1: 10。
[0005](2)有机相
有机相为？507的煤油或磺化煤油溶液，？507的体积百分比浓度为30%?45% ；以稀土皂化有机相形式加入分馏萃取体系，皂化度为30%?40%。
[0006](3)洗涤液
洗涤液为2 1?4 1的盐酸溶液。
[0007](4)分馏萃取体系
二进料口 -洗涤段三出口分馏萃取体系由萃取段、萃洗段、前洗涤段和后洗涤段构成。前洗涤段和后洗涤段合称为洗涤段。稀土皂化有机相从第1级进入分馏萃取体系；第一种稀土料液从萃取段与萃洗段的交界处进入分馏萃取体系；第二种稀土料液从萃洗段和前洗涤段的交界处进入分馏萃取体系；洗涤液从最后一级进入分馏萃取体系。第1级萃余水相为稀土产品的第一个出口 ；最后1级负载有机相为稀土产品的第二个出口 ；前洗涤段与后洗涤段交界级萃余水相为稀土产品的第三出口。
[0008](5)稀土产品
从第1级的萃余水相中获得轻稀土元素匕?制产品；从前洗涤段与后洗涤段交界级水相中获得中重稀土 &11?07富集物产品；从最后1级的负载有机相中获得重稀土元素只0?匕及V产品。
[0009]本发明的优点:与等价的现有稀土分离工艺方法相比，能大幅度降低稀土分离工艺过程的酸碱消耗，其中皂化碱(比如氢氧化钠、氨水等碱性皂化试剂)的消耗量可下降7%?42%，洗涤酸(比如盐酸等)的消耗量可下降8%?45% ；萃取分离工艺过程的废水排放量大幅度减少；萃取分离工艺的总投资下降，萃取槽级数可下降52%?67% ；分离成本显著下降。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为二进料口 -洗漆段三出口分懼萃取?制/3111?07/--分组分离轻稀土矿和中钇富铕稀土矿的萃取体系结构示意图。
[0011]二进料口 -洗涤段三出口分馏萃取体系由萃取段、萃洗段、前洗涤段和后洗涤段构成。第1级至第〃级为萃取段，萃取段的级数为〃级；第〃—1级至第/7+(级为萃洗段，萃洗段级数为七级；第〃—1级至第卜1级为前洗涤段，第/至第/7+(级为后洗涤段；前洗涤段和后洗涤合称为洗涤段，自第/7+(+1级至/7+(+仿级，级数为0级。第〃级为稀土料液的第一个进料口 ；第/7+(级为稀土料液的第二个进料口。第1级(萃余水相)为稀土产品的第一个出口仿级(负载有机相)为稀土产品的第二个出口 ；位于前洗涤段和后洗涤段的交界处的第1级(萃余水相)为稀土产品的第三出口。
【具体实施方式】
[0012]下面结合具体实施例对本发明所述的二进三出分馏萃取分组分离二种混合稀土的方法作进一步描述。
[0013]实施例1: (1)稀土料液
第一种稀土料液为氟碳铈矿的氯化稀土水溶液，其稀土浓度为1.0 1，￠)?值为3 ；以稀土元素计，轻稀土元素匕?制的摩尔分数为0.97，&II?07的摩尔分数为0.01，此?匕及V的摩尔分数为0.02。
[0014]第二种稀土料液为中钇富铕稀土矿的氯化稀土水溶液，其稀土浓度为1.0 1，？！！值范围2 ；以稀土元素计，轻稀土元素匕?制的摩尔分数为0.55，&II?07的摩尔分数为0.15，恥?匕及V的摩尔分数为0.30。
[0015]以稀土离子摩尔比计，中钇富铕稀土矿料液与氟碳铈矿料液的进料量之比为1:3。
[0016](2)有机相
有机相为？507的煤油溶液，？507的体积百分比浓度为35% ；以轻稀土匕?制皂化有机相形式加入分馏萃取体系，皂化度为35%。
[0017](3)洗涤液
洗涤液为3 I的盐酸溶液。
[0018](4)分馏萃取体系
轻稀土匕?制皂化有机相从第1级进入分馏萃取体系；氟碳铈矿料液从第7级进入分馏萃取体系；中钇富铕稀土矿料液从第10级进入分馏萃取体系；洗涤液从第34级进入分馏萃取体系。
[0019]其他萃取工艺参数如下:归一化萃取量^=2.95452，归一化洗涤量,=2.64849。萃取量:氟碳铈矿稀土料液进料量:中钇富铕稀土矿料液进料量:洗涤量=2.95452: 3:
1: 2.64849 (稀土离子摩尔比
[0020](5)稀土产品
从第1级的萃余水相中获得轻稀土元素匕?制产品，该产品的轻稀土相对纯度大于99.999%，轻稀土元素匕?制的收率为99.99% ；从第14级的萃余水相中获得中重稀土8111?07富集物产品，该产品的&11?07相对纯度为76.80%，稀土元素&II?的收率为99.96% ；从第34级的负载有机相中获得重稀土元素设)?匕及V产品，该产品的此?匕及X相对纯度大于99.99%，稀土元素恥?匕及V的收率为85.0%。
[0021](6)分离效果对比
与现有工艺(氟碳铺矿30级--分组、41级&II?07/--分组，以及中乾富铕稀土矿32级--07/--分组)获得相同的产品相比，本发明的有机相皂化用的碱性试剂消耗量下降18.8% ；洗涤剂盐酸消耗量下降20.6% ；萃取槽级数减少69级，下降67.0%。
[0022]实施例2:
(1)稀土料液
第一种稀土料液为氟碳铈矿的氯化稀土水溶液，其稀土浓度为0.5 1，邱值为5 ；以稀土元素计，轻稀土元素匕?制的摩尔分数为0.97，&II?07的摩尔分数为0.01，此?匕及V的摩尔分数为0.02。
[0023]第二种稀土料液为中钇富铕稀土矿的氯化稀土水溶液，其稀土浓度为1.5 1，？！！值范围1 ；以稀土元素计，轻稀土元素匕?制的摩尔分数为0.55，&II?07的摩尔分数为0.15，恥?匕及V的摩尔分数为0.30。
[0024]以稀土离子摩尔比计，中钇富铕稀土矿料液与氟碳铈矿料液的进料量之比为1:10
[0025](2)有机相
有机相为？507的磺化煤油溶液，？507的体积百分比浓度为30% ；以轻稀土匕?制皂化有机相形式加入分懼萃取体系，阜化度为40%。
[0026](3)洗涤液
洗涤液为2 I的盐酸溶液。
[0027](4)分馏萃取体系
轻稀土匕?制皂化有机相从第1级进入分馏萃取体系；氟碳铈矿料液从第6级进入分馏萃取体系；中钇富铕稀土矿料液从第9级进入分馏萃取体系；洗涤液从第35级进入分懼萃取体系。
[0028]其他萃取工艺参数如下:归一化萃取量^=2.89435，归一化洗涤量,=2.60632。萃取量:氟碳铈矿稀土料液进料量:中钇富铕稀土矿料液进料量:洗涤量=2.89435: 1:
1: 2.60632 (稀土离子摩尔比
[0029](5)稀土产品
从第1级的萃余水相中获得轻稀土元素匕?制产品，该产品的轻稀土相对纯度大于99.999%，轻稀土元素匕?制的收率为99.99% ；从第14级的萃余水相中获得中重稀土8111?07富集物产品，该产品的&11?07相对纯度为83.26%，稀土元素&II?的收率为99.97% ；从第35级的负载有机相中获得重稀土元素设)?匕及V产品，该产品的此?匕及X相对纯度大于99.99%，稀土元素恥?匕及V的收率为90.0%。
[0030](6)分离效果对比
与现有工艺(氟碳铺矿30级--分组、42级&II?07/--分组，以及中乾富铕稀土矿33级--07/--分组)获得相同的产品相比，本发明的有机相皂化用的碱性试剂消耗量下降7.3% ；洗涤剂盐酸消耗量下降8.1% ；萃取槽级数减少70级，下降66.7%。
[0031]实施例3:
(1)稀土料液
第一种稀土料液为氟碳铈矿的氯化稀土水溶液，其稀土浓度为1.5 1，￠)?值为1 ；以稀土元素计，轻稀土元素匕?制的摩尔分数为0.97，&II?07的摩尔分数为0.01，只0?匕及V的摩尔分数为0.02。
[0032]第二种稀土料液为中钇富铕稀土矿的氯化稀土水溶液，其稀土浓度为0.5 1，？！！值范围5 ；以稀土元素计，轻稀土元素匕?制的摩尔分数为0.55，&II?07的摩尔分数为0.15，恥?匕及V的摩尔分数为0.30。
[0033]以稀土离子摩尔比计，中钇富铕稀土矿料液与氟碳铈矿料液的进料量之比为1:10。
[0034](2)有机相
有机相为？507的磺化煤油溶液，？507的体积百分比浓度为45% ；以轻稀土匕?制皂化有机相形式加入分懼萃取体系，阜化度为30%。
[0035](3)洗涤液
洗涤液为4 I的盐酸溶液。
[0036](4)分馏萃取体系
轻稀土匕?制皂化有机相从第1级进入分馏萃取体系；氟碳铈矿料液从第12级进入分馏萃取体系；中钇富铕稀土矿料液从第15级进入分馏萃取体系；洗涤液从第40级进入分馏萃取体系。
[0037]其他萃取工艺参数如下:归一化萃取量$=3.16514，归一化洗涤量#=2.76510。萃取量:氟碳铈矿稀土料液进料量:中钇富铕稀土矿料液进料量:洗涤量=3.16514: 10:
1: 2.76510 (稀土离子摩尔比
[0038](5)稀土产品
从第1级的萃余水相中获得轻稀土元素匕?制产品，该产品的轻稀土相对纯度大于99.999%，轻稀土元素匕?制的收率为99.99% ；从第19级的萃余水相中获得中重稀土8111?07富集物产品，该产品的&11?07相对纯度为71.21%，稀土元素&II?的收率为99.94% ；从第40级的负载有机相中获得重稀土元素设)?匕及V产品，该产品的此?匕及X相对纯度大于99.99%，稀土元素此?匕及V的收率为80.0%。
[0039](6)分离效果对比
与现有工艺(氟碳铺矿30级--分组、39级&II?07/--分组，以及中乾富铕稀土矿31级--07/--分组)获得相同的产品相比，本发明的有机相皂化用的碱性试剂消耗量下降41.9% ；洗涤剂盐酸消耗量下降45.3% ；萃取槽级数减少60级，下降60.0%。
[0040]实施例4:
(1)稀土料液
第一种稀土料液为独居石稀土矿的氯化稀土水溶液，其稀土浓度为1.0 1，邱值为3 ；以稀土元素计，轻稀土元素匕?制的摩尔分数为0.90，&II?07的摩尔分数为0.06,--匕及V的摩尔分数为0.04。
[0041]第二种稀土料液为中钇富铕稀土矿的氯化稀土水溶液，其稀土浓度为1.0 1，？！！值范围2 ；以稀土元素计，轻稀土元素匕?制的摩尔分数为0.55，&II?07的摩尔分数为
0.15，恥?匕及V的摩尔分数为0.30。
[0042]以稀土离子摩尔比计，中钇富铕稀土矿料液与独居石稀土矿料液的进料量之比为1: 3。
[0043](2)有机相
有机相为？507的煤油溶液，？507的体积百分比浓度为35% ；以轻稀土匕?制皂化有机相形式加入分馏萃取体系，皂化度为35%。
[0044](3)洗涤液
洗涤液为3 I的盐酸溶液。
[0045](4)分馏萃取体系
轻稀土匕?制皂化有机相从第1级进入分馏萃取体系；独居石稀土矿料液从第11级进入分馏萃取体系；中钇富铕稀土矿料液从第14级进入分馏萃取体系；洗涤液从第48级进入分馏萃取体系。
[0046]其他萃取工艺参数如下:归一化萃取量^=3.36467，归一化洗涤量,=2.93963。萃取量:独居石稀土矿料液进料量:中钇富铕稀土矿料液进料量:洗涤量=3.36467: 5:
1: 2.93963 (稀土离子摩尔比
[0047](5)稀土产品
从第1级的萃余水相中获得轻稀土元素匕?制产品，该产品的轻稀土相对纯度大于99.999%，轻稀土元素匕?制的收率为99.99% ；从第19级的萃余水相中获得中重稀土8111?07富集物产品，该产品的&11?07相对纯度为76.80%，稀土元素&II?的收率为99.96% ；从第48级的负载有机相中获得重稀土元素设)?匕及V产品，该产品的此?匕及X相对纯度大于99.99%，稀土元素恥?匕及V的收率为85.0%。
[0048](6)分离效果对比
与现有工艺(独居石稀土矿30级--分组、39级&II?07/--分组，以及中宇乙富铕稀土矿32级--07/--分组)获得相同的产品相比，本发明的有机相皂化用的碱性试剂消耗量下降37.3% ；洗涤剂盐酸消耗量下降40.7% ；萃取槽级数减少53级，下降52.5%。
【权利要求】
1.二进三出分馏萃取分组分离二种混合稀土的方法，其特征在于:1个分馏萃取体系中设有2个稀土料液进料口和3个稀土产品溶液出口，第三出口设于洗涤段，用于同时处理2种稀土原料、获取3种产品；具体通过?Nd/Sm?Dy/Ho?分组分离氟碳铺矿或独居石稀土矿和中钇富铕稀土矿来实现: (1)稀土料液 第一种稀土料液为氟碳铈矿或独居石稀土矿的氯化稀土水溶液，第二种稀土料液为中钇富铕稀土矿的氯化稀土水溶液；稀土料液中稀土浓度为0.5 M?1.5 M，pH值为I?5 ;以稀土离子摩尔比计，中钇富铕稀土矿料液与氟碳铈矿或独居石稀土矿料液的进料量之比为 1:1 ?1: 10 ; (2)有机相 有机相为P507的煤油或磺化煤油溶液，P507的体积百分比浓度为30%?45% ;以稀土皂化有机相形式加入分馏萃取体系，皂化度为30%?40% ； (3)洗涤液 洗涤液为2 M?4 M的盐酸溶液； (4)分懼萃取体系 二进料口 -洗涤段三出口分馏萃取体系由萃取段、萃洗段、前洗涤段和后洗涤段构成；前洗涤段和后洗涤段合称为洗涤段；稀土皂化有机相从第I级进入分馏萃取体系，第一种稀土料液从萃取段与萃洗段的交界处进入分馏萃取体系，第二种稀土料液从萃洗段和前洗涤段的交界处进入分馏萃取体系，洗涤液从最后一级进入分馏萃取体系；第I级萃余水相为稀土产品的第一个出口，最后I级负载有机相为稀土产品的第二个出口，前洗涤段与后洗涤段交界级萃余水相为稀土产品的第三出口； (5)稀土产品 从第I级的萃余水相中获得轻稀土元素La?Nd产品；从前洗涤段与后洗涤段交界级水相中获得中重稀土 Sm?Dy富集物产品；从最后I级的负载有机相中获得重稀土元素Ho?Lu及Y产品。
【文档编号】C22B3/38GK104388709SQ201410574469
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年10月24日 优先权日:2014年10月24日
【发明者】钟学明, 吴少林, 康建壮 申请人:南昌航空大学