专利名称:溶剂萃取分离高纯钇的制作方法
本发明属于湿法冶金稀土分离工艺，溶剂萃取分离钇的工艺自然界钇(原子序39)和
系元素(原子序57-71)共生，他们的化学性质极为相似，致使相互间分离困难。高纯氧化钇在萤光发光材料、激光材料等方面的需求量日增。当前，提纯钇的湿法冶金工艺主要用液-液萃取，所用萃取体系各有不同。日本(日本特许74-54216)用环烷酸将钇富集于水相(钇品位从62%提高至93.1%)，有机相中稀土含钇1.5%，之后用二(2-乙基己基)磷酸从富钇水相中提取纯钇。此外，日本(日本特许79-80222)用二(2-乙基己基)磷酸为萃取剂，从含有La-Lu的粗钇的混合稀土氯化物中萃取分组稀土后，反萃有机相中稀土。反萃液中加入DTPA，用环烷酸萃取提纯钇，获得钇的纯度＞99%，收率58%，北京有色金属研究总院报告“用萃取法从江西龙南混合稀土生产萤光粉级氧化钇工艺研究”和“用环烷酸萃取法从江西龙南混合稀土中分离高纯钇的工艺”，该工艺采用20%环烷酸(～90%氨化)-15%异辛醇-煤油有机相，从0.8M氯化稀土溶液中经55级萃取，钇从63.9%提纯至＞99.99%，钇的回收率95.47%，提钇后之低钇稀土中钇含量为7-8%，含高纯钇之出口萃余液中钇的浓度Cy3+～0.16M。
本发明的目的是对重稀土为主的混合稀土氯化物为原料，用天然环烷酸(Naphtnenie Aoid，以下简称为HA)为萃取剂，通过一次液-液逆流萃取，提供从含钇50-70%的混合稀土中高纯度高收率提纯钇并适于工业生产钇的萃取工艺条件。由于环烷酸具有高效分离钇的特点，因此，以环烷酸-环烷酸铵-混合脂肪醇-煤油为萃取有机相，从混合稀土氯化物溶液中不经分组稀土，可直接获得纯度＞99.99%，收率＞98%的高纯y2O3。本发明提供的高效分离钇的工艺在专利中未见报导。
本发明提供的工艺条件如下1.有机相(1)萃取剂环烷酸是与石油共生的含有一五元环的一元羧酸，是石油工业付产物，价格低廉、萃取容量大、无毒，其分子式一般写成CH3(CH2)n-
-(CH2)m-COOH，酸值为174，比重0.9330(20℃)，表观平均分子量300-350，折光率η20D14753(2)稀释剂市售煤油(3)添加剂C7-9混合脂肪醇(以下简写ROH)，添加ROH可以改善有机相的流动性。
(4)萃取有机相由(0.65-0.70)M环烷酸铵-(0.15-0.30)M环烷酸-(15-20)%ROH(体积比)-煤油组成。
2.原料溶液以重稀土为主的混合稀土氧化物用浓HCl分解后，调节稀土浓度至0.8-1M。
3.洗液2-2.5NHCl4.由1-(4)，2和3组成萃取体系5.上述萃取体系在60毫升分液漏斗中进行分馏萃取。由于钇的分配比小于其它稀土离子，在萃取过程中按HA对各稀土离子的萃取常数不同，负载于有机相中的稀土与水相中的稀土离子进行交换萃取的结果。非钇稀土逐步富集于有机相中。而钇则留在水相不断得到提纯，经过50-60级液-液分馏萃取，钇的纯度＞99.99%，直收率＞98%，分离钇后的低钇稀土中含y2O31.2-1.5%。
本发明的优点1.用天然环烷酸为萃取剂萃取稀土离子对钇的分离效果显著，萃取体系中钇的分配比最小，其萃取位置位于
系之后，因此只用一个简单萃取体系不需稀土分组，可从含有轻、重稀土的混合稀土中一步法提纯钇，达到高纯度(＞99.99%)高收率(＞98%)回收钇的目的。
2.采用HA-NH4A(环烷酸铵盐)-ROH-煤油为萃取有机相的优点(1)根据工艺条件的要求，进入萃取体系前的萃取有机相中配入一定浓度NH4A的方法，可控制有机中稀土浓度并保持水相PH值稳定。(2)萃取有机相中加入一定量ROH较有效地改善了有机相的流动性而不影响钇的分离效果。
3.获得的低钇稀土中钇含量1.2-1.5%，可直接用作分离单一稀土原料。
4.有机相中的稀土反萃较为容易，如用3克分子HCl或HNO3/1克分子稀土离子，过量0.2当量的酸反萃一次，可保证稀土的反萃率＞98%。
5.再生有机相的方法简单，如用～3NHCl处理1-2次，用H2O洗至洗余液PH＞4，有机相即可循环使用。
6.HA为天然化合物，价格低廉，可大幅度降低高纯y2O3的生产成本。
7.本发明提供的萃取体系也适用于含y2O3＞50%的混合稀土中钇的提纯。(混合稀土包括Y和原子序57-71号元素)。
本发明提供的实施例如下用0.8-0.9MHA和NH4A为萃取剂，从Y2O3含量63%的以重稀土为主的富集物(含轻稀土6-7%)中一步法高收率(＞98%)获得纯度＞99.99%的高纯Y2O3。
1.萃取有机相(15-20)%ROH-煤油(体积比)中HA浓度为0.85M的有机相1体积，加入12N NH4OH0.056体积，使有机相中之HA与NH4OH等当量反应，生成组成为0.18MHA-0.67M NH4A-(15-20)%ROH(体积比)-煤油的萃取有机相。
2.原料溶液HCl分解混合稀土氧化物为稀土氯化物溶液，稀土中Y2O3含量为63%(稀土原料组成见表1)。调节稀土浓度为1M，PH3-4。
3.洗液2NHCl表1 原料稀土组分百分含量REXOY(La-Eu) Cd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Y(%) ～1 59 3 16 25 6.0 0.7 23 0.05 634.由1、2、3项组成之萃取体系在60毫升分液漏斗中经50级分馏萃取。第1级出口萃余水相和第50级出口有机相一次，则从第1级加入25体积萃取有机相，从40级加入3.9体积原料液及从第50级加入7.0体积2NHCl洗液，之后在＞15℃下振盪5分钟，静置分相，如此反复操作至体系达到稳态。第1级出口萃余液中之钇用发射光谱法分析非钇稀土杂质(见表2)，表明钇的纯度＞99.99%，收率＞98%出口萃余液中钇的浓度为0.2-0.3M，较北京有色院的出口萃华液浓度高。第50级出口之负载稀土有机相中稀土浓度为0.03-0.05M，稀土中Y2O3含量为(1.40-1.42)%(见表3)。
表2 纯y2O3中非钇稀土光谱分析RExOy(PPm)RE La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er1 2.2 ＜10 ＜10 ＜3 ＜1 ＜0.5 ＜3 ＜10 44 5.0 312 2.0 ＜10 ＜10 ＜3 ＜1 ＜0.5 ＜3 ＜10 2.6 ＜3 15y2O3(%)RE Tm Yb Lu Y1 3.8 4.7 ＜10 ＞99.992 1.2 0.7 ＜10 ＞99.99
表3 出口有机相中低钇稀土组分(X-线萤光光谱法)RExOy La Ce Pr Nd Sm Gd Tb Dy He(%)1 0.82 / / 0.91 0.68 15.4 7.6 429 7.82 0.74 / / 0.82 0.69 15.2 7.8 42.7 81RExOyEr Tm Yb Lu Y1 15.2 1.6 4.6 0.2 1.422 15.3 1.6 4.6 0.2 1.405.稀土的反萃用3NHCl为反萃液，O/A＝20-30，单级反萃一次稀土反萃率～100%，反出液稀土浓度～1M6.有机相再生及循环使用;反萃后之有机相用3NHCl，O/A＝4处理两次后用去离子水洗涤有机相至洗余液PH＞4，加入NH4OH使HA中和生成0.67MNH4A，即可反复使用7.3项的出口水相用草酸沉淀，灼烧制得高纯y2O3。
权利要求
1.用天然环烷酸为萃取制进行液一液萃取提纯钇的工艺，其特征是用以重稀土为主的混合稀土氯化物为料液(稀土浓度1M，PH3-4)，以(0.65-0.70)MNH4A-(0.15-0.30)MHA-(15-20)%ROH(体积比)一煤油组成萃取有机相，以2-2.5NHCl为洗液，经40级萃取段，10级洗涤段的分馏萃取，将钇的品位从60-65%提纯至＞99.99%，一次分离钇的收率＞98%。
2.如权利要求
1所述的工艺，其中混合稀土氯化物料液是用HCl分解混合稀土氧化物制得料液中y2O3含量60-65%。
3.如权利要求
1所述的工艺，稀土中y2O3含量＞50%即可用于钇的提纯。
4.如权利要求
1所述的工艺，其中NH4A是用NH4OH中和0.65-0.70MHA中和反应生成的。
5.如权利要求
1所述的工艺，其特征是从第1级加入萃取有机相从第40级加入氯化稀土料液，从第50级加洗涤。
6.如权利要求
所述，第一级出口的萃余水相含高纯钇，第50级出口的有机相中为含钇1.4-1.42%的低钇混合稀土。
7.如权利要求
1所述的工艺，每次逆流萃取相接触平衡后，从第一级加入25体积萃取有机相，从40级加入3.9体积稀土氯化物料液，从50加入7.0体积HCl洗液。
专利摘要
用液—液溶剂萃取技术，提出以环烷酸为萃取剂、环烷酸—环烷酸铵—脂肪醇—煤油为萃取有机相，从重稀土为主的混合稀土氯化物溶液中一步法高纯度、高收率分离钇的多级分馏萃取工艺。获得钇的纯度＞99.99％、直收率＞98％，及含Y
文档编号C01F17/00GK85102220SQ85102220
公开日1987年1月17日 申请日期1985年4月1日
发明者戴桢容, 王长祥, 王子尧 申请人:中国科学院长春应用化学研究所导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan