本发明涉及一种从钐铕钆氯化物溶液中富集铕的方法。
背景技术：
铕是很好的发光材料激活剂，如：eu3+是红色发光材料的激活剂，eu2+是蓝色发光材料的激活剂。氧化铕作为发光材料激活剂被广泛应用于led、三基色节能灯、高清晰度显示屏、新型x射线医疗诊断系统之中。同时氧化铕还可应用于激光、超导材料、磁泡贮存器件、原子反应堆的控制材料、屏蔽材料和结构材料之中。因此，氧化铕在发展迅速的光电新材料技术中显示出极其重要的地位和作用。
碱度还原法生产高纯度氧化铕的提纯工艺主要是先采用锌粉将三价铕离子还原成二价铕离子，二价铕离子与硫酸根形成硫酸亚铕沉淀，与其它稀土元素分离。由于采用锌粉还原，溶液中的部分氢离子被还原成氢气析出，导致溶液ph迅速升高，一些金属离子如铝形成氢氧化物沉淀析出，影响三价铕的还原率，导致硫酸亚铕沉淀中含有氢氧化铝沉淀，过滤困难，并且沉淀的硫酸亚铕纯度不高，影响后续分离；硫酸亚铕化学性质稳定，比较难分解，目前主要采用以下方法：1.硝酸热煮：采用硝酸溶液煮沸氧化溶解硫酸亚铕；2.碱热煮：采用碳酸钠和氢氧化钠的混合液或者碳酸钠溶液煮沸，将硫酸亚铕转化为碳酸亚铕，再将碳酸亚铕氧化溶解（徐光宪主编,《稀土》,冶金工业出版社,1995）。以上两种方法都需要加热，消耗大量的热能，硝酸和碳酸钠价格较贵，生产成本较高。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种操作简单、成本低廉的从钐铕钆氯化物溶液中富集铕的方法。
本发明所述的钐铕钆氯化物溶液为稀土萃取分离的中间产物或钐铕钆氧化物溶解产物，其中[eu3+]浓度为3~50g/l，σreo为70~300g/l，ph为3~5，含有少量铝离子。
本发明所述的从钐铕钆氯化物溶液中富集铕的方法依次由以下步骤组成：
1）配料:将钐铕钆氯化物溶液调配成reo为70~150g/l的溶液，加入冰醋酸，搅拌10~30分钟，调节ph值到1.5~3；
2）还原:在室温下，在步骤1）的溶液中加入硫酸镁，搅拌30~60分钟；然后加入锌粉，搅拌30~120分钟；过滤得到含铕滤渣和含钐钆氯化物滤液，采用浓度为0.5~2mol/l的稀盐酸洗涤含铕滤渣，洗涤水用于调配上述钐铕钆氯化物溶液；
3）分解:在室温下，在步骤2）的含铕滤渣中加入盐酸溶液，搅拌30~60分钟；再加入双氧水，搅拌1~5小时；按上述盐酸溶液加入量的0.5~4倍，加水稀释；搅拌、过滤得到三价铕溶液，滤渣返回再分解处理。
本发明按冰醋酸:钐铕钆氯化物溶液体积比5~15:1000，将冰醋酸加入到钐铕钆氯化物溶液中形成酸碱缓冲溶液，在锌粉还原三价铕时，溶液的ph相对稳定，保证了三价铕的还原率，同时避免了其它金属离子形成氢氧化物沉淀进入沉淀渣中，还原效果好。
在加入冰醋酸的溶液中，按硫酸镁:钐铕钆氯化物溶液质量比5~15:100加入硫酸镁，引入硫酸根以使三价铕还原成二价铕后生成硫酸亚铕沉淀。
按锌粉:钐铕钆氯化物溶液中铕的质量比0.5~2:1加入锌粉，将三价铕还原成二价铕，二价铕与硫酸根形成沉淀，其它三价稀土不形成沉淀，二价铕与其它三价稀土进行了分离；还原过滤后的滤渣为硫酸亚铕沉淀和部分未反应的锌粉。硫酸亚铕化学性质稳定，不溶于酸碱，不易与其它物质发生反应。由于含铕滤渣为硫酸亚铕和部分未反应的锌粉，锌粉具有还原性，本发明先采用盐酸将含铕滤渣中的锌粉溶解，以减少后续的硫酸亚铕氧化分解时消耗氧化剂，化学反应式如下：2hcl+zn→zncl2+h2。
在含铕滤渣中分别按盐酸溶液质量比1:2~6和双氧水质量比1:0.1~0.5加入4~10mol/l的盐酸溶液和浓度为20~50%wt的双氧水。在含铕滤渣盐酸溶液中加入双氧水氧化分解硫酸亚铕，产生氯气和热量，利用反应放出的热能和氯气的强氧化性将硫酸亚铕的二价铕氧化成三价铕，硫酸亚铕分解，生成可溶于水的硫酸铕和氯化铕。由于硫酸铕溶解度不够大，只有40g/l左右，为了防止溶液冷却后三价铕以硫酸铕沉淀析出，分解后加水稀释，化学反应式如下：
2hcl+h2o2→cl2+2h2o；
3cl2+6euso4→2eu2(so4)3+2eucl3。
本发明从钐铕钆氯化物溶液中富集铕的方法节约能耗，操作简单、成本低廉。
具体实施方式
实施例1
某钐铕钆氯化物溶液100l，其中[eu3+]浓度为50g/l，σreo为300g/l，ph为4.5，[al3+]浓度为1.2g/l。将该溶液稀释成reo为150g/l的溶液，按冰醋酸:钐铕钆氯化物溶液体积比15:1000，将冰醋酸加入到钐铕钆氯化物溶液中，搅拌30分钟，调节ph值到2左右；在室温下，按硫酸镁:钐铕钆氯化物溶液质量比15:100，将硫酸镁加入到钐铕钆氯化物溶液中，搅拌60分钟；然后按锌粉:钐铕钆氯化物溶液中铕的质量比2:1，加入锌粉还原，搅拌120分钟；最后过滤得到含铕滤渣和含钐钆氯化物滤液；采用浓度为2mol/l的盐酸溶液洗涤含铕滤渣，洗涤水返回用于调配上述钐铕钆氯化物溶液；按含铕滤渣:盐酸溶液质量比为1:6，将含铕滤渣加入到浓度为10mol/l的盐酸溶液中，搅拌60分钟；然后按滤渣:双氧水质量比为1:0.5加入浓度为50%wt的双氧水，搅拌5小时；最后按上述盐酸溶液加入量4倍的水稀释，过滤得到三价铕溶液80l，滤渣是未分解的硫酸亚铕，重0.3kg，滤渣返回再分解处理。经分析，其中[eu3+]浓度为60g/l，[sm3++gd3+]为10g/l，铕直收率为96%。
实施例2
某钐铕钆氯化物溶液100l，其中[eu3+]浓度为4g/l，σreo为75g/l，ph为3.0，[al3+]浓度为0.5g/l。将该溶液稀释成reo为70g/l的溶液，按冰醋酸:钐铕钆氯化物溶液体积比5:1000，将冰醋酸加入到钐铕钆氯化物溶液中，搅拌10分钟，调节ph值到2左右；在室温下，按硫酸镁:钐铕钆氯化物溶液质量比5:100，将硫酸镁加入到钐铕钆氯化物溶液中，搅拌30分钟；然后按锌粉:钐铕钆氯化物溶液中铕的质量比0.5:1，加入锌粉还原，搅拌40分钟；最后过滤得到含铕滤渣和含钐钆氯化物滤液；采用浓度为0.5mol/l的盐酸溶液洗涤含铕滤渣，洗涤水返回用于调配上述钐铕钆氯化物溶液；按含铕滤渣:盐酸溶液质量比为1:3，将含铕滤渣加入到浓度为4mol/l的盐酸溶液中，搅拌30分钟；然后按滤渣:双氧水质量比为1:0.1加入浓度为20%wt的双氧水，搅拌1小时；最后按上述盐酸溶液加入量0.5倍的水稀释，过滤得到三价铕溶液10l，滤渣是未分解的硫酸亚铕，重0.1kg，滤渣返回再分解处理。经分析，其中[eu3+]浓度为36g/l，[sm3++gd3+]为7g/l，铕直收率为90%。
实施例3
某钐铕钆氯化物溶液100l，其中[eu3+]浓度为20g/l，σreo为150g/l，ph为4.0，[al3+]浓度为1.5g/l。将该溶液稀释成reo为100g/l的溶液，按冰醋酸:钐铕钆氯化物溶液体积比10:1000，将冰醋酸加入到钐铕钆氯化物溶液中，搅拌20分钟，调节ph值到2.5左右；在室温下，按硫酸镁:钐铕钆氯化物溶液质量比10:100，将硫酸镁加入到钐铕钆氯化物溶液中，搅拌40分钟；然后按锌粉:钐铕钆氯化物溶液中铕的质量比1:1，加入锌粉还原，搅拌80分钟；最后过滤得到含铕滤渣和含钐钆氯化物滤液；采用浓度为1.0mol/l的盐酸溶液洗涤含铕滤渣，洗涤水返回用于调配上述钐铕钆氯化物溶液；按含铕滤渣:盐酸溶液质量比为1:4，将含铕滤渣加入到浓度为6mol/l的盐酸溶液中，搅拌30分钟；然后按滤渣:双氧水质量比为1:0.3加入浓度为40%wt的双氧水，搅拌3小时；最后按上述盐酸溶液加入量2倍的水稀释，过滤得到三价铕溶液26l，滤渣是未分解的硫酸亚铕，重0.3kg，滤渣返回再分解处理。经分析，其中[eu3+]浓度为72g/l，[sm3++gd3+]为9g/l，铕直收率为94%。