专利名称：一种高纯单一稀土的生产方法
技术领域：
本发明属于稀土冶炼领域，特别是萃取分离混合稀土生产高纯单一稀土的方法。
背景技术：
高纯单一稀土产品可用在荧光粉、汽车尾气净化催化剂、燃料电池的电极材料等领域。但是，近年来原材料价格不断上涨，用户对单一稀土产品质量要求越来越高，高纯单一稀土的生产企业利润空间日趋减少，处在保本或亏损状态运行，严重影响稀土生产企业的持续发展，急需采用一个高效、节约型新工艺方法改造现有生产线。
制备高纯单一稀土的方法曾经采用全流萃取法、半逆流萃取法，它们不能连续化生产，并且生产周期长、产量小、成本高。目前，国内普遍采用P507萃取分离高纯单一稀土工艺。它是采用皂化P507为萃取剂，包头混合稀土氯化物或南方混合稀土氯化物或前两者的混合物为原料，盐酸为洗液、反液的萃取体系和分馏萃取形式的工艺方法，简称分馏萃取方法。这种方法可以连续化生产，产量大。但是，化工材料(酸、碱)消耗大，生产成本高，没有分离作用的辅助萃取设备多，固定资产投资大。
发明内容
1.技术问题本发明需要解决的问题，是针对现有高纯单一稀土制备方法的弊端，提供一种酸碱材料消耗少，成本低，操作简单，适合工业化生产的制备方法。
2.技术方案本发明是由含La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y的混合氯化稀土为原料，经过四段分馏和一段反萃，同时分别得到含LaCl3A、PrCl3B、NdCl3C三种溶液和含Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y的中重稀土溶液D，以及含Ce有机相，其特征在于将上述含Ce有机相和部分含PrCl3的溶液进行逆流置换萃取，逆流置换萃取时，将上述两种溶液同时进入萃取装置进行混合、澄清，参数为20-50级、有机相比水相之比为5-10倍，得到含Ce Cl3溶液E和含Pr的有机相，将上述A、B、C、D、E五种溶液沉淀、过滤、灼烧，得到≥99.9％～99.995％的La203、CeO2、Pr6O11、Nd2O3、高纯产品和含Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y中重稀土富集物。
上述方法中经过一段反萃后得到含Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y中重稀土溶液为原料，进行三段分馏萃取一段反萃，得到含SmCl3溶液A、含EuGd的有机相和含TbCl3溶液B，以及含Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y的氯化物溶液C后，将含EuGd的有机相和部分含TbCl3溶液进行逆流置换萃取，逆流置换萃取时，将上述两种溶液同时进入萃取装置进行混合、澄清，参数为20-80级、有机相比水相之比为2-10倍，得到含EuGd溶液D和含Tb有机相，上述A、B、C、D四种溶液分别经过沉淀、过滤、灼烧，得到≥99.95％的Sm2O3、Tb4O7两个高纯产品和EuGd富集物及Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y重稀土富集物。
上述方案中经过三段分馏萃取一段反萃后得到的含Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y重稀土溶液为原料，再经过三段分馏萃取，一段反萃，得到DyCl3的溶液A和含Ho有机相，含ErCl3溶液B，以及含Tm Cl3、Yb Cl3、Lu Cl3、YCl3的溶液C，将上述含Ho有机相和部分含ErCl3溶液进行逆流置换萃取，逆流置换萃取时，将上述两种溶液同时进入萃取装置，进行混合、澄清，参数为15-80级、有机相比水相之比为4-10倍，得到含HoCl3溶液D，上述A、B、C、D四种溶液分别经过沉淀、过滤、灼烧，得到≥99.95％的Dy2O3、Ho2O3、Er2O3三种高纯产品和Tm、Yb、Lu、Y重稀土富集物。
逆流置换萃取的酸碱消耗为零。
本发明通过分馏萃取与逆流置换萃取的结合，优化工艺流程①实现分离相邻稀土元素的酸碱消耗为零，从而使整个工艺的酸碱消耗降低37％，大大降低了生产成本。②提高产品质量。在生产出≥99.95％的Pr6O11的同时，生产出≥99.995％的CeO2，增加了产品的科技含量和附加值，增加生产企业的利润空间。此工艺简单、操作方便、生产顺行、产品质量稳定，适合工业规模生产，可以进一步推广。
四
附图为本发明的流程图五、具体实施例实施例1(1)以1.5MP507(氨皂化0.54M)为萃取剂，包头与南方的混合稀土氯化物溶液为原料(RE0270g/L)，4.5MHCl为洗液和反液，通过40级分馏萃取进行Nd/Sm分离。得到萃余液为(LaCePrNd)Cl3溶液(RE0260g/L)和含Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y元素的中重稀土富集物(Eu2O3～10％)的有机相，该有机相用4.5MHCl反萃，得到含Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y元素的中重稀土富集物(Eu2O3～10％)的氯化物溶液；(2)以(1)得到的萃余液为原料，采用(1)中萃取剂、洗液，通过60级分馏萃取进行Ce/Pr分离，得到含Pr、Nd的有机相(REO 0.18M/L)和含(LaCe)Cl3萃余液(REO～250g/L)；
(3)以(2)得到的含(LaCe)Cl3萃余液为原料，采用与(1)相同的萃取剂、洗液，通过50级分馏萃取，进行La/Ce分离，得到含Ce有机相(CeO20.18M/L)和LaCl3萃余液(La2O3～250g/L)；(4)以(2)中含PrNd有机相为原料，采用(1)中相同的洗液，采用(5)中得到含Pr有机相(REO 0.18M/L)为萃取剂，通过65级分馏萃取，同时得到含NdCl3(Nd2O3250g/e)溶液和含Pr6O11萃余液(REO 250g/L)；(5)将(3)中得到的含Ce有机相和(4)中得到的部分含PrCl3溶液，进行30级逆流置换萃取，有机相比水相之比为5，得到含CeCl3溶液(CeO2250g/L)和含Pr有机相(Pr6O110.18M/L)；(6)将(1)得到的SmEuGd重稀土混合物溶液；(3)中得到的LaCl3溶液；(4)中得到的NdCl3溶液和部分PrCl3溶液；(5)中得到的CeCl3溶液；分别用碳酸氢铵或草酸沉淀、过滤、灼烧，分别得到≥99.99％的La2O3、≥99.995％的CeO2、≥99.95％的Pr6O11、≥99.95％的Nd2O3及SmEuGd重稀土富集物，即四个高纯产品和一个富集物。
实施例2(1)采用实施例1中步骤(1)反萃后得到的含SmEuGd重稀土富集物溶液为原料，1.5MP507(氨化0.54M)为萃取剂，4.5MHCl为洗液，通过分馏萃取进行Gd/Tb分离，得到含重稀土有机相(REO 0.18M/L)和含SmEuGd氯化物(Eu2O310％)的溶液；(2)采用(2)中得到的含SmEuGd氯化物(Eu2O310％)的溶液为原料，1.5MP507(氨化0.54M)、4.5MHCl为洗液，通过分馏萃取进行Sm/Eu分离，得到含SmCl3(Sm2O3～250g/L)溶液和含EuGd有机相(REO 0.18M/L)；(3)采用(1)中得到的重稀土有机相溶液(REO 0.18M/L)为原料，(4)中得到的含Tb的有机相为萃取剂，4.5MHCl为洗液、反液，通过分馏萃取，进行Tb/Dy分离，得到TbCl3溶液(250g/L)和含Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y有机相，该有机相经过4.5MHCl反萃，得到含Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y的氯化物溶液；(4)采用(2)中含EuGd有机相为萃取剂和(3)中的TbC13溶液(Tb4O7250g/L)，进行逆流置换萃取，逆流置换萃取时，将上述两种溶液同时进入萃取装置进行混合、澄清，参数为60级、有机相比水相之比为4倍，得到含EuGd氯化物溶液(REO 250g/L)和含Tb的有机相(Tb4O70.18M/L)；(5)将(2)中得到的SmCl3溶液、(3)得到TbCl3溶液、(4)得到的EuGd氯化物溶液和含Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y的氯化物，分别用碳酸氢铵或草酸作沉淀剂，进行沉淀、过滤、灼烧，分别得到≥99.95％的Sm2O3、≥99.95％的Tb4O7共两种高纯产品和Eu、Gd富集物(Eu2O316％)、重稀土富集物(Y2O320％)共两种富集物。
实施例3(1)将实施例2中步骤(3)得到的含Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y的氯化物溶液为原料，以1.5MP507(皂化0.54M)为萃取剂，4.5MHCl为洗液、反液，通过45级分馏萃取进行Ho/Er分离，得到含(DyHo)Cl3溶液和含Er、Tm、Yb、Lu、Y的有机相(REO 0.18M/L)；(2)以(1)得到的含(DyHo)Cl3溶液为原料，用(1)中相同的萃取剂、洗液，通过55级分馏萃取，进行Dy/Ho分离，得到含DyCl3(REO～250g/L)溶液和含Ho有机相(REO 0.18M/L)；(3)以(1)得到的含Er、Tm、Yb、Lu、Y的有机相为原料，4.5MHCl为洗液、反液，以(4)中得到含Er有机相为萃取剂，进行45级分馏萃取，进行Er/Tm分离，得到含ErCl3溶液(REO 250g/L)和含Tm、Yb、Lu、Y的有机相，该有机相经过4.5MHCl反萃，得到含Tm、Yb、Lu、Y氯化物溶液；(4)以(2)得到的含Ho有机相和(3)得到的含ErCl3溶液，进行逆流置换萃取，逆流置换萃取时，将上述两种溶液同时进入萃取装置，进行混合、澄清，参数为70级、有机相比水相之比为6倍，得到含HoCl3溶液和含Er有机相；(5)将(2)中的DyCl3溶液、(3)中的部分ErCl3溶液和含Tm、Yb、Lu、Y的氯化物溶液、(4)中的HoCl3溶液，分别用碳酸氢铵或草酸进行沉淀、过滤、灼烧，得到≥99.9％的Dy2O3、Ho2O3、Er2O3和TmYbLuY富集物。
权利要求
1.种高纯单一稀土的生产方法，是由含La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y的混合氯化稀土为原料，经过四段分馏和一段反萃，同时分别得到含LaCl3A、PrCl3B、NdCl3C三种溶液和含Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y的中重稀土溶液D以及含Ce有机相，其特征在于将上述含Ce有机相和部分含PrCl3溶液进行逆流置换萃取，逆流置换萃取时，将上述两种溶液同时进入萃取装置进行混合、澄清，参数为20-50级、有机相比水相之比为5-10倍，得到含CeCl3的溶液E和含Pr的有机相，将上述A、B、C、D、E五种溶液分别沉淀、过滤、灼烧，得到≥99.9％～99.995％的La2O3、CeO2、Pr6O11、Nd2O3、高纯产品和含Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y中重稀土富集物。
2.根据权利要求1所述的高纯单一稀土生产方法，其特征在于上述方法中经过一段反萃后得到含Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y中重稀土溶液为原料，进行三段分馏萃取一段反萃，得到含SmCl3溶液A、含EuGd的有机相和含TbCl3溶液B，以及含Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y的氯化物溶液C后，将含EuGd的有机相和部分含TbCl3水相溶液进行逆流置换萃取，逆流置换萃取时，将上述两种溶液同时进入萃取装置进行混合、澄清，参数为20-80级、有机相比水相之比为2-10倍，得到含EuGd溶液D和含Tb有机相，上述A、B、C、D四种溶液经过分别沉淀、过滤、灼烧，得到≥99.95％的Sm2O3、Tb4O7两个高纯产品和EuGd富集物及Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y重稀土富集物。
3.根据权利要求2所述的高纯单一稀土生产方法，其特征在于经过三段分馏萃取一段反萃后得到的含Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y重稀土溶液为原料，再经过三段分馏萃取，一段反萃，得到DyCl3溶液A和含Ho有机相，含ErCl3溶液B，以及含Tm Cl3、Yb Cl3、Lu Cl3、YCl3的溶液C，将上述含Ho有机相和部分含ErCl3溶液进行逆流置换萃取，逆流置换萃取时，将上述两种溶液同时进入萃取装置，进行混合、澄清，参数为15-80级、有机相比水相之比为4-10倍，得到含HoCl3溶液D，上述A、B、C、D四种溶液分别经过沉淀、过滤、灼烧，得到≥99.95％的Dy2O3、Ho2O3、Er2O3三种高纯产品和Tm、Yb、Lu、Y重稀土富集物。
4.根据权利要求1所述的高纯单一稀土生产方法，其特征在于逆流置换萃取的酸碱消耗为零。
全文摘要
本发明属于稀土冶炼领域，特别是萃取分离混合稀土生产高纯单一稀土的方法。其特点是将含Ce有机相和部分含PrCl
文档编号C22B3/00GK1804064SQ200510000550
公开日2006年7月19日 申请日期2005年1月10日 优先权日2005年1月10日
发明者马永茂, 叶祖光 申请人:包头华美稀土高科有限公司