一种萃取分离制备5N铒的工艺制造技术

一种萃取分离制备5N铒的工艺，以2N～3N级氯化铒为料液，环烷酸为萃取剂分离钇，酸性膦试剂P229为萃取剂分离铒、铥和镱，包括12个步骤，其中4个分离步骤和8个辅助步骤；4个分离步骤分别为Y/HoErTmYb分离工段、HoEr/ErTmYb分离工段、Ho/Er分离工段、Er/TmYb分离工段，8个辅助步骤分别为环烷酸萃取的反萃工段、萃酸工段、环烷酸稀土皂化工段、浓缩工段、萃酸工段、P229稀土皂化工段、P229萃取的反萃工段和P229稀土皂化工段。Ho/Er分离与Er/TmYb分离串联。本发明专利技术可以获得相对纯度为99.9990%～99.9996%的5N级铒产品，其产率高达94.88%～97.34%。本发明专利技术具有铒产品纯度高、铒产品产率高、生产规模大、化工试剂消耗少、操作简便、生产成本低等优点。

【技术实现步骤摘要】
201610323783

【技术保护点】
一种萃取分离制备5N铒的工艺，其特征在于：所述的工艺以2N～3N级氯化铒为料液，环烷酸和酸性膦试剂P229为萃取剂，包含12个步骤，其中4个分离步骤和8个辅助步骤；4个分离步骤分别为Y/HoErTmYb分离工段、HoEr/ErTmYb分离工段、Ho/Er分离工段和Er/TmYb分离工段，8个辅助步骤分别为环烷酸萃取的反萃工段I、萃酸工段I、环烷酸稀土皂化工段I、浓缩工段、萃酸工段II、P229稀土皂化工段II、P229萃取的反萃工段II和P229稀土皂化工段III；12个步骤具体如下：1)Y/HoErTmYb分离工段来自第四步环烷酸稀土皂化工段I的稀土皂化环烷酸有机相从Y/HoErTmYb满载分馏萃取体系第一级进入，2N～3N级氯化铒料液从Y/HoErTmYb满载分馏萃取体系进料级进入，来自第三步萃酸工段I的萃余水相氯化钬铒铥镱溶液作为洗涤剂从最后一级进入Y/HoErTmYb满载分馏萃取体系；从Y/HoErTmYb满载分馏萃取体系第一级萃余水相获得钇溶液，以稀土摩尔数计，该钇溶液中99.1811％～99.7548％用于第四步环烷酸稀土皂化工段I，其余0.8189％～0.2452％为钇产品；从Y/HoErTmYb满载分馏萃取体系的最后一级获得负载HoErTmYb有机相，负载HoErTmYb有机相全部转入第二步环烷酸萃取的反萃工段I；所述的氯化铒料液的稀土浓度为0.8mol/L～1.2mol/L，其中铒的摩尔浓度与稀土摩尔浓度之比为0.99～0.999，pH值范围为3～5；2)环烷酸萃取的反萃工段I采用浓度为2.9mol/L～3.1mol/L盐酸为反洗酸，10级逆流反萃负载HoErTmYb有机相中的稀土ErTmYbYb；控制盐酸的摩尔数与负载HoErTmYb有机相中的稀土摩尔数之比为3.4︰1～3.6︰1；从反萃余水相获得的含酸氯化钬铒铥镱溶液全部转入第三步萃酸工段I；3)萃酸工段I萃酸有机相为N235和磷酸三丁酯的磺化煤油溶液，其中N235的浓度为0.6mol/L，磷酸三丁酯的浓度为0.4mol/L；控制萃酸有机相中N235的摩尔数与含酸氯化钬铒铥镱溶液中的残余盐酸摩尔数之比为3︰1，6级逆流萃取除去含酸氯化钬铒铥镱溶液中的残余盐酸；萃酸工段I出口有机相为负载盐酸N235有机相；萃酸工段I出口萃余水相除去钇之后的氯化钬铒铥镱溶液，用浓度为3mol/L～4mol/L氨水调节pH值为3～5；该pH值为3～5的除钇之后的氯化钬铒铥镱溶液，以稀土摩尔数计，其中75.6126％～76.0501％用于第一步Y/HoErTmYb分离工段的洗涤剂，其余24.3874％～23.9499％为第五步HoEr/ErTmYb分离工段的料液；4)环烷酸稀土皂化工段I控制来自第一步Y/HoErTmYb分离工段的钇溶液中稀土与环烷酸萃取剂的摩尔比为0.25︰1，氢氧根型强碱性苯乙烯阴离子交换树脂相对氯离子的总交换摩尔数与钇产品中稀土摩尔数之比为9︰1；在皂化反应器中依次加入环烷酸萃取有机相，来自第一步的钇溶液，相对氯离子的有效交换容量为4mol/kg～6mol/kg及平均粒径为0.4mm～0.6mm的氢氧根型强碱性苯乙烯阴离子交换树脂；室温下充分搅拌60min后，静置分层；上层为稀土皂化环烷酸有机相，中层为水相，下层为固态的强碱性苯乙烯阴离子交换树脂相；放出水相和强碱性苯乙烯阴离子交换树脂相，获得稀土皂化环烷酸有机相，其皂化率为75％；第四步稀土皂化工段I所得的稀土皂化环烷酸有机相全部用于第一步Y/HoErTmYb分离工段；所述的环烷酸萃取有机相为环烷酸和石油亚砜的磺化煤油溶液，其中环烷酸浓度为0.6mol/L～0.9mol/L，石油亚砜的浓度为0.6mol/L～0.9mol/L；5)HoEr/ErTmYb分离工段来自第八步P229稀土皂化工段II的稀土皂化P229有机相从HoEr/ErTmYb满载分馏萃取体系第一级进入，来自第三步萃酸工段I pH值为3～5的氯化钬铒铥镱溶液作为料液从HoEr/ErTmYb满载分馏萃取体系进料级进入，来自第七步萃酸工段II的萃余水相氯化铒铥镱溶液作为洗涤剂从最后一级进入HoEr/ErTmYb满载分馏萃取体系；从HoEr/ErTmYb满载分馏萃取体系第一级萃余水相获得HoEr料液，以稀土摩尔数计，其中80.0359％～81.6493％用于第八步P229稀土皂化工段II，其余19.9641％～18.3507％用作第九步Ho/Er分离工段的料液；从HoEr/ErTmYb满载分馏萃取体系的最后一级获得负载ErTmYb有机相，以稀土摩尔数计，其中65.4272％～66.8646％直接进入第六步浓缩工段，其余34.5728％～33.1354％用作第十步Er/TmYb分离工段的原料；6)浓缩工段负载ErTmYb有机相的浓缩采用浓度为3.0m...

【技术特征摘要】
1.一种萃取分离制备5N铒的工艺，其特征在于：所述的工艺以2N～3N级氯化铒为料
液，环烷酸和酸性膦试剂P229为萃取剂，包含12个步骤，其中4个分离步骤和8个辅助步
骤；4个分离步骤分别为Y/HoErTmYb分离工段、HoEr/ErTmYb分离工段、Ho/Er分离工段
和Er/TmYb分离工段，8个辅助步骤分别为环烷酸萃取的反萃工段I、萃酸工段I、环烷酸稀
土皂化工段I、浓缩工段、萃酸工段II、P229稀土皂化工段II、P229萃取的反萃工段II和P229
稀土皂化工段III；12个步骤具体如下：
1)Y/HoErTmYb分离工段
来自第四步环烷酸稀土皂化工段I的稀土皂化环烷酸有机相从Y/HoErTmYb满载分馏萃
取体系第一级进入，2N～3N级氯化铒料液从Y/HoErTmYb满载分馏萃取体系进料级进入，
来自第三步萃酸工段I的萃余水相氯化钬铒铥镱溶液作为洗涤剂从最后一级进入
Y/HoErTmYb满载分馏萃取体系；从Y/HoErTmYb满载分馏萃取体系第一级萃余水相获得钇
溶液，以稀土摩尔数计，该钇溶液中99.1811％～99.7548％用于第四步环烷酸稀土皂化工段I，
其余0.8189％～0.2452％为钇产品；从Y/HoErTmYb满载分馏萃取体系的最后一级获得负载
HoErTmYb有机相，负载HoErTmYb有机相全部转入第二步环烷酸萃取的反萃工段I；
所述的氯化铒料液的稀土浓度为0.8mol/L～1.2mol/L，其中铒的摩尔浓度与稀土摩尔浓
度之比为0.99～0.999，pH值范围为3～5；
2)环烷酸萃取的反萃工段I
采用浓度为2.9mol/L～3.1mol/L盐酸为反洗酸，10级逆流反萃负载HoErTmYb有机相
中的稀土ErTmYbYb；控制盐酸的摩尔数与负载HoErTmYb有机相中的稀土摩尔数之比为3.4
︰1～3.6︰1；从反萃余水相获得的含酸氯化钬铒铥镱溶液全部转入第三步萃酸工段I；
3)萃酸工段I
萃酸有机相为N235和磷酸三丁酯的磺化煤油溶液，其中N235的浓度为0.6mol/L，磷酸
三丁酯的浓度为0.4mol/L；控制萃酸有机相中N235的摩尔数与含酸氯化钬铒铥镱溶液中的
残余盐酸摩尔数之比为3︰1，6级逆流萃取除去含酸氯化钬铒铥镱溶液中的残余盐酸；萃酸
工段I出口有机相为负载盐酸N235有机相；萃酸工段I出口萃余水相除去钇之后的氯化钬铒
铥镱溶液，用浓度为3mol/L～4mol/L氨水调节pH值为3～5；该pH值为3～5的除钇之后
的氯化钬铒铥镱溶液，以稀土摩尔数计，其中75.6126％～76.0501％用于第一步Y/HoErTmYb
分离工段的洗涤剂，其余24.3874％～23.9499％为第五步HoEr/ErTmYb分离工段的料液；
4)环烷酸稀土皂化工段I
控制来自第一步Y/HoErTmYb分离工段的钇溶液中稀土与环烷酸萃取剂的摩尔比为0.25
︰1，氢氧根型强碱性苯乙烯阴离子交换树脂相对氯离子的总交换摩尔数与钇产品中稀土摩尔
数之比为9︰1；在皂化反应器中依次加入环烷酸萃取有机相，来自第一步的钇溶液，相对氯
离子的有效交换容量为4mol/kg～6mol/kg及平均粒径为0.4mm～0.6mm的氢氧根型强碱
性苯乙烯阴离子交换树脂；室温下充分搅拌60min后，静置分层；上层为稀土皂化环烷酸有
机相，中层为水相，下层为固态的强碱性苯乙烯阴离子交换树脂相；放出水相和强碱性苯乙
烯阴离子交换树脂相，获得稀土皂化环烷酸有机相，其皂化率为75％；第四步稀土皂化工段
I所得的稀土皂化环烷酸有机相全部用于第一步Y/HoErTmYb分离工段；
所述的环烷酸萃取有机相为环烷酸和石油亚砜的磺化煤油溶液，其中环烷酸浓度为0.6
mol/L～0.9mol/L，石油亚砜的浓度为0.6mol/L～0.9mol/L；
5)HoEr/ErTmYb分离工段
来自第八步P229稀土皂化工段II的稀土皂化P229有机相从HoEr/ErTmYb满载分馏萃
取体系第一级进入，来自第三步萃酸工段IpH值为3～5的氯化钬铒铥镱溶液作为料液从
HoEr/ErTmYb满载分馏萃取体系进料级进入，来自第七步萃酸工段II的萃余水相氯化铒铥镱
溶液作为洗涤剂从最后一级进入HoEr/ErTmYb满载分馏萃取体系；从HoEr/ErTmYb满载分
馏萃取体系第一级萃余水相获得HoEr料液，以稀土摩尔数计，其中80.0359％～81.6493％用
于第八步P229稀土皂化工段II，其余19.9641％～18.3507％用作第九步Ho/Er分离工段的料
液；从HoEr/ErTmYb满载分馏萃取体系的最后一级获得负载ErTmYb有机相，以稀土摩尔数
计，其中65.4272％～66.8646％直接进入第六步浓缩工段，其余34.5728％～33.1354％用作第
十步Er/TmYb分...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟学明，
申请(专利权)人：南昌航空大学，
类型：发明
国别省市：江西;36