制备高纯碳酸钙用于皂化稀土萃取剂的方法技术

本发明专利技术公开一种高纯碳酸钙稀土萃取皂化有机相的方法，按以下步骤进行：步骤一氨解，用氯化铵溶液溶解石灰；步骤二过滤氨解混合物，制备高纯碳酸钙用于皂化稀土萃取剂；步骤三碳化，通入步骤六皂化反应副产物二氧化碳，生成碳酸钙；步骤四过滤碳化混合液；步骤五干燥，制得高纯度碳酸钙；步骤六皂化，高纯度碳酸钙与含空负载酸性萃取剂的有机相发生皂化反应，澄清分相后，上层的有机相为皂化萃取剂。本发明专利技术工艺具有碳酸钙产品纯度高，Fe、Al、Si等杂质低，无酸不溶物，工艺简单，氯化铵循环利用等优点。使用此方法皂化与用液氨和液碱皂化一样，萃取剂均能达到理论的萃取能力，实现萃取分离的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种。
技术介绍
液液萃取是指利用互不相溶或基本互不相溶的两种或两种以上液相经行分离的技术，它是一种把所需要的物质从一个液相转移到另一个液相的过程，特别适用于化学性质相近而难以用于常规方法分离的元素。萃取分离是一种重要的湿法冶金方法，大部分萃取分离是在酸性条件下进行的，其萃取能力与水相平衡酸度成反比，一般萃取一个金属离子要置换一定数量的氢离子进入水相，随着酸度的增加，萃取液萃取能力迅速下降，因此萃取有机相需要在萃取反应前用氢氧化钠或氨水进行阜化，称之为钠阜或氨阜。阜化有机相与待萃取元素进行离子交换后，有机相负载待萃取元素，经反萃取后有机相可循环使用，水相为钠或氨的盐溶液，一般作为废水排放或再处理。作为稀土皂化剂，氨水和氢氧化钠存在如下缺陷:虽然液氨相对液碱在价格上存在优势且不会引入其他杂质离子进入萃取体系，但是其生成废水存在NH4+，其产生的废水全部需进行蒸发结晶，将废水中的氨盐结晶出来，才能处理达标排放，消耗的能源太大，处理成本高，而且对设备的要求非常苛刻。氢氧化钠做皂化剂，皂化时环保处理成本降低，但生产成本却增加。ZL200410050948.4 “稀土萃取分离酸性萃取剂皂化有机相的制作方法”公开的是:用氧化钙、氢氧化钙或氢氧化镁与酸性萃取剂发生皂化反应，澄清分相后，上层的酸性萃取剂为皂化有机相。此工艺的缺点就在于皂化剂所含杂质不断地在皂化系统内累积而无法排除，导致萃取分离线三相增多、有机变黑、油水分相不清、夹带严重、分离效果变差。鉴于此，石灰提纯自然成为钙皂的衍生课题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种，以提高碳酸钙的纯度，达到理论的萃取能力。为了达成上述目的，本专利技术的解决方案是: 一种，按以下步骤进行: 步骤一、氨解，用氯化铵溶液溶解石灰； 步骤二、过滤氨解混合物，制备高纯碳酸钙用于皂化稀土萃取剂； 步骤三、碳化，滤液中通入步骤六皂化反应副产物二氧化碳，生成碳酸钙； 步骤四、过滤碳化混合液； 步骤五、干燥，制得高纯度碳酸钙； 步骤六、皂化，高纯度碳酸钙与含空负载酸性萃取剂的有机相发生皂化反应，反应副产物二氧化碳收集返回到步骤三碳化，澄清分相后，上层的有机相为皂化萃取剂。其中，步骤一氨解是在装有搅拌桨的搪瓷锅中加入氯化铵溶液和生石灰，使CaO与NH4Cl反应，NH4Cl浓度控制在2-5 mol/L之间，反应时间在I — 2小时。步骤二过滤氨解混合物是把氨解混合物加入真空过滤槽中，陈化I 一 2小时，进行固液分离。步骤三碳化是把氨解混合物经过滤的滤液加入到碳化塔中，通入步骤六皂化反应的副产物CO2,发生碳化反应，碳化终点以液体中的Ca离子溶度低于0.01mol/L或pH小于7为标准，碳化时间控制在40 - 80min以内。步骤四过滤碳化混合液是把碳化混合物加入真空过滤槽中，陈化I 一 6小时，进行固液分离，滤液为NH4Cl溶液返回步骤一氨解过程，滤饼CaCO3固体进入下一过程继续处理。步骤五干燥是把CaCO3固体放入干燥箱中，在200 — 500°C的条件下进行干燥作业。步骤六皂化是把干燥后的CaCO3及含空负载酸性萃取剂的有机相加入的密闭、待搅拌桨的容器中进行皂化反应，反应产物为负载钙离子的钙皂有机相，CO2收集返回到步骤三碳化过程使用。 采用上述方案后，本专利技术工艺具有碳酸钙产品纯度高，Fe、Al、Si等杂质低，无酸不溶物，工艺简单，氯化铵循环利用等优点。使用此方法皂化与用液氨和液碱皂化一样，萃取剂均能达到理论的萃取能力，实现萃取分离的目的。本专利技术的原理:高温煅烧的石灰中硅存在形式较多，以二氧化硅、硅酸盐形式存在，此条件下以固相除去。存在的Fe、Al基本以高价氧化物形式存在，Fe氧化物不溶于水，不溶于碱；A1氧化物，不溶于水，不溶于弱碱，这两种都可以以固相形式经过滤除去。即使部分的Fe、Al以氢氧化物存在，那么根据NH3H2O的Kb=L 8X 10_5，Ca(OH)2的Ksp=5.5X 10_6，Fe (OH) 3 的 Ksp=3 X 1(T39，Fe (OH) 2 的 Ksp=3 X 1(T16， 2NH4++ Ca(OH)2= Ca2++2 NH3H2O, Kc=L 7 X 104，反应完全，以离子形式存在， 2NH4++ Fe (OH)2= Fe2++2 NH3H2O, Kc=L 7 X IO^1，不反应，Fe (OH)2 继续以固相存在过滤除去， 3NH:+ Fe (OH) 3= Fe3++3 NH3H2O, Kc=L 7 X 1(T24，不反应，Fe (OH) 3 继续以固相存在过滤除去， Al (OH) 3虽是酸碱两性物，但是也不溶于弱碱，以固相形式过滤除去。通过以上氨解，杂质转化为不溶物，通过过滤，产品纯度得到大大提高。产物CaCl2通过以下反应得到高纯碳酸钙产品NH3H2O(I)+ CaCl2 (I)+CO2 (g) =CaCO3 I +NH4Cl (I) 高纯碳酸钙烘干之后，作为稀土萃取皂化剂与空白酸性有机皂化反应 CaC03+2HA=CaA2+H20+C02 t 皂化有机用作萃取剂，CO2回收利用作为碳化过程的原料，保证的原料的利用最大化。总体反应式可以写成:Ca0+2HA=CaA2+H20 该流程的最大特点就是实现生石灰提纯以及原料的重复循环使用，生石灰提纯步骤的CO2 一般需要外加CO2来源，但是本专利技术方案巧妙回收使用CaCO3与空白有机反应的产物CO2作为碳化原料，实现提纯以及皂化的目的。附图说明图1是本专利技术的流程图。具体实施例方式见图1所示，本专利技术的具体操作如下述。步骤一、氨解，用氯化铵溶液溶解石灰。在装有搅拌桨的搪瓷锅中加入氯化铵溶液和生石灰，使CaO与NH4Cl反应。此反应是固液反应,特别强调传质过程,反应不需加热,反应时间在I 一 2小时即可。此过程要考虑氯化铵的浓度，浓度太小反应设备会很大，制约产能；浓度太大生成的氨水浓度较高，氨水的挥发性明显加强，氨水损失加大。一般情况下，NH4Cl浓度控制在2 — 5 mol/L之间。同时过程中要利用气体收集和储存装置回收氨气回收，保证物质的利用率，降低损耗。步骤二、过滤氨解混合物。把氨解混合物加入真空过滤槽中，进行固液分离，使石灰原料中的铁、铝、娃盖杂质与钙分离。液体留作下一步的原料，滤饼抽干放置。经氨解后，CaO生成CaCl2溶液，石灰中的Mg、Fe、Al、Si等杂质以其氧化物、氢氧化物、盐类等渣或者胶体形式存在。所以在氨解后要待混合物陈化一段时间后I一 2小时再进行过滤操作。步骤三、碳化。把氨解混合物经过滤的滤液加入到碳化塔中，通入CO2,发生碳化反应。CaCl2溶液生成CaCO3固体，氨水溶液生成NH4Cl溶液。此过程反应属于气液反应，传质过程是关键，要注意碳化塔顶部的气体要循环利用。碳化终点一般以液体中的Ca离子溶度低于0.01mol/L或PH小于7为标准，碳化时间一般控制在40 — 80min以内。CO2补充以及循环使用严重影响该工艺的成本。二氧化碳可以通过以下几种途径:一、CaCO3焙烧分解制备，通过焙烧CaCO3得到二氧化碳，达到不影响现有的电窑的通风系统效果，但是成本较高，应用实例:轻质碳酸钙；二、稀土碳酸盐或者稀土草酸盐灼烧分解产物分解产本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备高纯碳酸钙用于皂化稀土萃取剂的方法，其特征在于按以下步骤进行：步骤一、氨解，用氯化铵溶液溶解石灰；步骤二、过滤氨解混合物，制备高纯碳酸钙用于皂化稀土萃取剂；步骤三、碳化，滤液中通入步骤六皂化反应副产物二氧化碳，生成碳酸钙；步骤四、过滤碳化混合液；步骤五、干燥，制得高纯度碳酸钙；步骤六、皂化，高纯度碳酸钙与含空负载酸性萃取剂的有机相发生皂化反应，反应副产物二氧化碳收集返回到步骤三碳化，澄清分相后，上层的有机相为皂化萃取剂。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈华根，李来超，陈晓凌，郑仙荣，洪春水，赵德森，
申请(专利权)人：福建省长汀金龙稀土有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35