【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于湿法冶金，涉及一种通过溶剂萃取分离锆和铪的方法。
技术介绍
1、锆与铪的物理、化学性质非常相似，且在自然界中锆与铪总是共生在一起，没有单独的锆矿或铪矿。因此，要得到核级锆和核级铪，必须对它们进行分离。
2、目前研究的分离方法中，主要分离方法为湿法分离，其中溶剂萃取法是利用锆和铪在不同酸介质中形成的不同化合物在萃取有机相中的溶解度不同或与萃取剂的结合能力的不同来实现分离的。
3、溶剂萃取法是工业上最广泛用于萃取分离锆和铪的方法之一，它具有操作方便、流程简单、处理量大等优点。目前，采用传统的萃取体系萃取锆和铪主要存在以下缺点：易发生乳化，严重腐蚀生产设备，使用大量挥发性有机溶剂。有机溶剂的大量挥发不仅阻碍了萃取有机相的循环使用和增加生产的成本，并极易造成环境污染。
4、因此，有必要寻找新的溶剂萃取体系来避免传统萃取体系中的缺。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种通过溶剂萃取分离锆和铪的方法，本专利技术工艺方法简单，分离效果好，分离纯度高。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
3、1. 一种通过溶剂萃取分离锆和铪的方法，包括以下步骤：
4、s1、将氧氯化锆或四氯化锆加入到纯水中，完全溶解后过滤至滤液澄清透亮，再加入浓盐酸调整水相酸度，搅拌得到水相溶液，使得水相溶液中盐酸浓度为6~8mol/l，水相溶液中锆离子的浓度为20~50g/l；
5、s2、在50~55℃条件下，
6、将体积比为(0.1~0.2)：2：(6~10)的改性离子液体、酰胺类化合物与磷酸三丁酯，充分混合均匀得到萃取液，再加入稀释剂，制备得到有机相溶液，其中萃取液与稀释剂的体积比为（1~3）：(3~5)；
7、s3、通过逆流色谱仪进行萃取，将s1步骤中得到的水相溶液作为水相，s2步骤得到的有机相溶液作为有机相，先将有机相充满逆流色谱仪的内部管路，再同时注入有机相和水相，其中在同时注入过程中有机相和水相的体积比为2：（1~2.5），将水相中的锆萃入有机相得到含锆的有机相，铪留在水相中；
8、s4、再通过洗涤剂洗涤含锆的有机相，先将洗涤剂充满逆流色谱仪的内部管路，再同时注入洗涤剂和含锆的有机相，洗涤剂作为水相，在同时注入过程中，所述含锆的有机相与洗涤剂的相比为2：（3~4），得到富锆的有机相；
9、s5、用纯水作为水相对富锆的有机相进行反萃，纯水与富锆的有机相的相比为5：1，得到含锆溶液。
10、作为本专利技术的一种优选技术方案，步骤s2中，所述稀释剂为正辛烷、磺化煤油、甲苯和体积比为9:1的正辛烷和正辛醇混合液中的一种。
11、作为本专利技术的一种优选技术方案，步骤s2中，所述酰胺类化合物包括n，n，n'，n'-四丁基丙二酰胺、n，n-二甲基苯甲酰胺、n ,n ,n ,n 四烷基吡啶二酰胺、n 烷基己内酰胺中的一种。
12、作为本专利技术的一种优选技术方案，步骤s3中，所述萃取时，在同时注入有机相和水相过程中，逆流色谱仪的温度为30~50℃，处理时间为30~60min，逆流色谱仪的转速为300~400rpm，其中在同时注入过程中有机相的流速为200 ml/min，水相的流速为100~250ml/min。
13、作为本专利技术的一种优选技术方案，步骤s4中，所述洗涤剂为5~6mol/l的硫酸溶液。
14、作为本专利技术的一种优选技术方案，步骤s4中，所述在同时注入过程中，逆流色谱仪的温度为25~45℃，处理时间为30~50min，逆流色谱仪的转速为300~400rpm，其中在同时注入过程中有机相的流速为200 ml/min，水相的流速为300~400ml/min。
15、作为本专利技术的一种优选技术方案，步骤s5中，用纯水反萃时温度为20~40℃，时间为15~30min，逆流色谱仪的转速为300~400rpm，其中富锆的有机相的流速为100 ml/min，水相的流速为500ml/min。
16、本专利技术通过溶剂萃取法分离锆和铪，锆和铪来源于氧氯化锆或四氯化锆，自然界中锆铪是共生关系，且通过常规方法难以分离，在制备氧氯化锆或四氯化锆的过程中，铪会同时进入氧氯化锆或四氯化锆中，导致这些化合物中也含有铪，因此s1步骤制备得到的水相溶液中锆离子和铪离子同时存在。用无机酸对原料（氧氯化锆或四氯化锆）进行酸化，有助于金属离子的溶解和萃取，通过盐酸精确地调节溶液的ph值，使溶液保持在最佳的萃取ph范围内，同时盐酸的加入有助于抑制原料中其他金属离子或杂质的干扰，减少杂质对萃取过程的影响。
17、萃取过程中使用的萃取剂为一种复合萃取剂，将改性离子液体和酰胺类化合物以及磷酸三丁酯（tbp）的均匀混合物应用到萃取过程中，利用羰基基团较强的负电性，通过离子缔合机理将酸性氯化物溶液中的锆萃取到有机相中，并通过洗涤和反萃得到高纯度的含锆溶液。萃取剂中的咪唑阳离子可以与金属离子发生配位作用，形成稳定的配位离子，可以降低体系挥发性；同时，离子液体的阴离子也可能参与萃取过程，通过静电作用等机制与锆离子结合，这些化学作用的协同作用使得咪唑类离子液体在萃取金属锆时表现出较高的效率和选择性。
18、tbp是一种中性萃取剂，其化学结构中的氧原子可以与金属锆原子配位，形成中性萃合物，这种配位能力使得tbp对金属离子具有一定的亲和力。而咪唑类离子液体具有阳离子和阴离子两部分，其中阳离子部分（咪唑阳离子）含有与金属离子配位的位点，而阴离子部分则通过静电作用等机制与金属离子结合；其中离子液体通过硬脂酸甲酯改性，在咪唑类离子液体中引入了具有长链烷基结构的酯，既可以增加离子液体本身的极性，提高稳定性，又可以降低离子液体本身的润湿性，从而有助于与tbp以及酰胺化合物的均匀混合；同时引入了长链烷基增强位阻，可以增强离子液体以及萃取剂整体的疏水性，帮助萃取过程中分离锆铪；这种化学结构上的互补性使得它们能够共同作用于锆离子，形成更稳定的萃取配合物，这种配合物结合了tbp的配位能力和咪唑类离子液体的静电作用，从而提高了锆的萃取效率。
19、并且在萃取剂中加入咪唑类离子液体，可以利用其本身的低粘度和较高的溶解性，改善萃取体系的流动性，使得萃取过程中的传质效率提高，使锆离子更倾向于被萃取到有机相中；同时在萃取剂中加入酰胺类化合物，酰胺类化合物含有氮原子和氧原子等能与锆形成配位键的官能团，这些官能团与tbp的配位作用会产生协同效应，增强对锆离子的萃取能力。本专利技术中tbp、酰胺类化合物和离本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种通过溶剂萃取分离锆和铪的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的通过溶剂萃取分离锆和铪的方法，其特征在于，步骤S2中，所述稀释剂为正辛烷、磺化煤油、甲苯和体积比为9:1的正辛烷和正辛醇混合液中的一种。
3.根据权利要求1所述的通过溶剂萃取分离锆和铪的方法，其特征在于，步骤S2中，所述酰胺类化合物包括N，N，N'，N'-四丁基丙二酰胺、N，N-二甲基苯甲酰胺、N ,N ,N ,N-四烷基吡啶二酰胺、N-烷基己内酰胺中的一种。
4.根据权利要求1所述的通过溶剂萃取分离锆和铪的方法，其特征在于，步骤S3中，所述萃取时，在同时注入有机相和水相过程中，逆流色谱仪的温度为30~50℃，处理时间为30~60min，逆流色谱仪的转速为300~400rpm，其中在同时注入过程中有机相的流速为200 mL/min，水相的流速为100~250mL/min。
5.根据权利要求1所述的通过溶剂萃取分离锆和铪的方法，其特征在于，步骤S4中，所述洗涤剂为5~6mol/L的硫酸溶液。
6.根据权利要求1所述的通过溶剂萃取分离锆
7.根据权利要求1所述的通过溶剂萃取分离锆和铪的方法，其特征在于，步骤S5中，用纯水反萃时温度为20~40℃，时间为15~30min，逆流色谱仪的转速为300~400rpm，其中富锆的有机相的流速为100 mL/min，水相的流速为500mL/min。
...【技术特征摘要】
1.一种通过溶剂萃取分离锆和铪的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的通过溶剂萃取分离锆和铪的方法，其特征在于，步骤s2中，所述稀释剂为正辛烷、磺化煤油、甲苯和体积比为9:1的正辛烷和正辛醇混合液中的一种。
3.根据权利要求1所述的通过溶剂萃取分离锆和铪的方法，其特征在于，步骤s2中，所述酰胺类化合物包括n，n，n'，n'-四丁基丙二酰胺、n，n-二甲基苯甲酰胺、n ,n ,n ,n-四烷基吡啶二酰胺、n-烷基己内酰胺中的一种。
4.根据权利要求1所述的通过溶剂萃取分离锆和铪的方法，其特征在于，步骤s3中，所述萃取时，在同时注入有机相和水相过程中，逆流色谱仪的温度为30~50℃，处理时间为30~60min，逆流色谱仪的转速为300~400rpm，其中在同时注入过程中有机相的流速为200 ml/...
【专利技术属性】
技术研发人员：邓力，
申请(专利权)人：上海悠然高纯新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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