TBP萃取法制备氧化铪的方法与流程

tbp萃取法制备氧化铪的方法
技术领域
1.本发明属于无机材料制备技术领域，具体涉及一种tbp萃取法制备氧化铪的方法。


背景技术：

2.铪对中子具有较强的吸收能力，可用作核反应的控制棒、反应堆中的保护涂层、通量衰减器等；金属铪具有良好的耐腐蚀性能，可用作化工的特殊结构材料；另外，铪还可用作等离子发射体，吸气剂等。铪的提取方法复杂，产量少，熔点高，因此被称为稀有难溶金属。目前铪的制备方法主要有金属热还原法和熔盐电解法。
3.由于锆和铪具有相似的外层电子结构，化学性能非常相近，铪总是与锆共生，自然界中没有单独存在的铪矿物。锆矿物中共生的铪含量一般为锆的1％-2％，个别可达到5％。
4.目前较为成熟的锆和铪分离方法有熔盐精馏法和溶剂萃取分离法等。熔盐精馏法中有消耗化工试剂少、三废少、分离流程短等优点，但由于在高温下操作，对设备的材质要求高，净化除杂差。溶剂萃取分离法包括甲基异丁基酮-硫氰酸法、三辛胺法、磷酸三丁酯法等。
5.锆的离子半径(0.074nm)比铪稍小(0.075nm)，锆和铪与水接触，易生成水合物，两水合物都易水解，zr4+比hf4+更易水解。水解的同时，发生复杂的聚合作用，它们通过-oh，-o-，＝so4基等联接，生成多核聚合物，它与水溶液的酸度、金属离子的浓度、阴离子的性质、溶液制备条件(温度、时间等)等因素有关。
6.锆和铪易作为中心离子与阴离子(或基团)形成络合物，不同的配位体生成的络合物的稳定性不同。锆和铪与相同的阴离子团生成的络合物的稳定性也不同。在萃取过程中由于萃取剂的结构特性不同，所以它们分别与锆和铪生成不同稳定性的络合物，扩大了锆和铪化学性质上的差异，因此，可以利用它们的差异性，通过某些处理方法，使之达到分离的目的。
7.传统的tbp萃取法分离锆和铪，以tbp，即磷酸三丁酯为萃取剂，由于采用碳氯化法制备萃取料液，因为含硅量高，使得在萃取过程会产生乳化现象。


技术实现要素：

8.本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种tbp萃取法制备氧化铪的方法。该制备方法生产过程不产生乳化，同时能够获得符合原子能级的hfo2，且萃取容量大，萃取设备小，分离系数高，分离效果好，效率高，工艺稳定，过程易于控制，回收率高，不会造成环境污染。
9.本发明提供了一种tbp萃取法制备氧化铪的方法，其特征在于，包括一下步骤：
10.步骤s1，采用碱-酸法制备氧氯化锆，提纯后加入水制备氧氯化锆溶液；
11.步骤s2，将氧氯化锆溶液中加入盐酸和硝酸，然后加入磷酸三丁酯(tbp)进行萃取，分离获得第一水相和第一有机相；
12.步骤s3，在第一水相中加入p2o4进行萃取，分离获得第二有机相和第二水相；
13.步骤s4，将第二有机相用碳酸氢铵进行反萃取，分离获得第三有机相和第三水相；
14.步骤s5，将第三水相加入氨水进行沉淀，获取沉淀物；
15.步骤s6，将沉淀物进行煅烧获得氧化铪。
16.进一步，在本发明提供的tbp萃取法制备氧化铪的方法中，还可以具有这样的特征：步骤s4中，将第三有机相处理重新后作为步骤s3中的萃取液。
17.进一步，在本发明提供的tbp萃取法制备氧化铪的方法中，还可以具有这样的特征：将第三有机相处理的方法为：将第三有机相中加入硝酸进行酸化处理，获得的有机相调整后重新作为步骤s3中的萃取液。
18.本发明具有如下优点：
19.本发明所涉及的氧化锆的制备方法，氧氯化锆溶液中的si/zr比很小，采用tbp-hcl-hno3法将氧氯化锆中的铪进行分离，生产过程不产生乳化，同时能够获得符合原子能级的hfo2，且萃取容量大，萃取设备小，分离系数高，分离效果好，效率高，工艺稳定，过程易于控制，回收率高，采用tbp萃取还可以综合回钛和铀钍，消除放射性和三废对生产过程的影响，采用密闭体系萃取，不会造成环境污染。
附图说明
20.图1是本发明的实施例中tbp萃取法制备氧化铪的方法的流程图。
具体实施方式
21.为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明的tbp萃取法制备氧化铪的方法作具体阐述。
22.在本实施例中，如图1所示，tbp萃取法制备氧化铪的方法包括以下步骤：
23.步骤s1，采用碱-酸法制备氧氯化锆，提纯后加入水制备氧氯化锆溶液。该种制备方法可使氧氯化锆溶液中的si/zr比很小。
24.步骤s2，将氧氯化锆溶液中加入盐酸和硝酸，然后加入tbp进行萃取，分离获得第一水相和第一有机相。具体地，tbp萃取时采用多级萃取，萃取的级数根据分离后检测第一有机相中的锆、铪、[h]
+
、[no3]-、[cl]-的含量确定，分析锆的含量是否降低到一定值，使得铪达到原子核级的要求，若达不到则增加萃取级数，若达到则萃取完成进入步骤s3。
[0025]
步骤s3，在第一水相中加入p2o4进行萃取，分离获得第二有机相和第二水相。其中，第二有机相中包含了铪，第二水相为废酸。具体地，p2o4萃取为二级萃取。
[0026]
步骤s4，将第二有机相用碳酸氢铵进行反萃取，分离获得第三有机相和第三水相。具体地，反萃取为二级反萃取。
[0027]
在本实施例中，将第三有机相处理后作为步骤s3中的萃取液，具体处理方法为：将第三有机相中加入硝酸进行酸化处理，获得的有机相即为p2o4，将获得的有机相调整后重新作为步骤s3中的萃取液。具体地，硝酸酸化处理为二级硝酸酸化处理。
[0028]
步骤s5，将第三水相加入氨水进行沉淀，获取沉淀物。
[0029]
步骤s6，将沉淀物进行煅烧获得氧化铪hfo2，制备得到的氧化铪hfo2中氧化锆zro2的含量小于3％。
[0030]
上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。


技术特征：
1.一种tbp萃取法制备氧化铪的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤s1，采用碱-酸法制备氧氯化锆，提纯后加入水制备氧氯化锆溶液；步骤s2，将氧氯化锆溶液中加入盐酸和硝酸，然后加入磷酸三丁酯进行萃取，分离获得第一水相和第一有机相；步骤s3，在第一水相中加入p2o4进行萃取，分离获得第二有机相和第二水相；步骤s4，将第二有机相用碳酸氢铵进行反萃取，分离获得第三有机相和第三水相；步骤s5，将第三水相加入氨水进行沉淀，获取沉淀物；步骤s6，将沉淀物进行煅烧获得氧化铪。2.根据权利要求1所述的氧化锆的制备方法，其特征在于：步骤s4中，将第三有机相处理重新后作为步骤s3中的萃取液。3.根据权利要求2所述的氧化锆的制备方法，其特征在于：将第三有机相处理的方法为：将第三有机相中加入硝酸进行酸化处理，获得的有机相调整后重新作为步骤s3中的萃取液。

技术总结
本发明提供了一种TBP萃取法制备氧化铪的方法，包括以下步骤：步骤S1，采用碱-酸法制备氧氯化锆，提纯后加入水制备氧氯化锆溶液；步骤S2，将氧氯化锆溶液中加入盐酸和硝酸，然后加入磷酸三丁酯进行萃取，分离获得第一水相和第一有机相；步骤S3，在第一水相中加入P2O4进行萃取，分离获得第二有机相和第二水相；步骤S4，将第二有机相用碳酸氢铵进行反萃取，分离获得第三有机相和第三水相；步骤S5，将第三水相加入氨水进行沉淀，获取沉淀物；步骤S6，将沉淀物进行煅烧获得氧化铪，本发明生产过程不产生乳化，能够获得符合原子能级的HfO2，且萃取容量大，萃取设备小，分离系数高，分离效果好，回收率高，不会造成环境污染。不会造成环境污染。不会造成环境污染。


技术研发人员：林钢 陶勇
受保护的技术使用者：陶勇
技术研发日：2022.06.30
技术公布日：2022/9/30