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冶金百科 | 稀土萃取分离工艺 - 模糊联动萃取分离技术及新型萃取体系研究

2023-12-18 10:18:17 来源:中冶有色技术网
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简介:目前我国的稀土萃取分离技术中以酸性萃取剂为主。在使用时,萃取剂首先要采用氨水或液碱进行皂化,然后皂化萃取剂与稀土溶液进行阳离子交换反应生成含稀土的负载有机相和氨(钠)盐溶液,含稀土的负载有机相在多级萃取槽中进行稀土间元素交换纯化后,经酸反萃后得到高纯的单一稀土料液。皂化传用的碱和反萃使用的酸是萃取分离过程的主要化工材料消耗和外部推动力,使得萃取剂的预处理及再生循环利用符合要求。
模糊联动萃取分离技术

目前我国的稀土萃取分离技术中以酸性萃取剂为主。在使用时,萃取剂首先要采用氨水或液碱进行皂化,然后皂化萃取剂与稀土溶液进行阳离子交换反应生成含稀土的负载有机相和氨(钠)盐溶液,含稀土的负载有机相在多级萃取槽中进行稀土间元素交换纯化后,经酸反萃后得到高纯的单一稀土料液。皂化传用的碱和反萃使用的酸是萃取分离过程的主要化工材料消耗和外部推动力,使得萃取剂的预处理及再生循环利用符合要求。实际上,稀土元素本身在萃取剂有机相和水相中分配能力的不同是稀土分离的内在动力,然而这一因素往往被忽视。我国科研工作者经过长期的研究、探索和实践,采用以含难萃组分的有机相代替原用空白有机相,以富含易萃组分水相代替空白洗涤或反萃酸的方式,实现了整个流程的“超链接”。该工艺最大程度地利用了外部和内部推动力,可使酸碱消耗和废水的排放均降低25%以上,而且流程的生产能力可增加20%以上,从而提高分离流程效率。模糊联动萃取分离原理如图2-13所示。


模糊联动萃取分离原理


新型萃取体系研究

经过长期工业生产实践的检验,综合萃取性能,如分离系数和萃取容量等,最理想的还是P507、P204和环烷酸等酸性萃取剂。但是该体系也存在许多缺点,例如同属于酸性萃取剂,其萃取能力(分配比)与水相H浓度的3次方成反比,一般萃取一个RE³“要置换3个H进入水相,因此普遍采用氨水对酸性萃取剂预先皂化,将氢离子去除。但此过程产生大量的氨氮废水,回收难度大,对水资源造成严重的污染。此外,P204、P507的不足之处还表现在平衡酸度过高,随着稀土元素的原子序数的增加,有机相的反萃越来越困难。尤其对重稀土丢、镱、镨的反萃,萃取平衡时间长,反萃余酸多,而且有机相不易再生干净。

为此研究人员提出了两种解决模式:一是开发新型萃取剂,如Cyanex272、Cyanex923等新型萃取剂得到了广泛的研究。此外,离子液体替代煤油等有机溶剂与萃取剂组成新的萃取体系,可避免有机挥发性污染等问题。二是改良主流萃取剂的萃取性能。例如Cyanex272和P507混合使用替代单一的P507萃取剂,可

以有效降低酸碱消耗,改善操作条件。采用添加EDTA、DTPA、H3eit等络合剂的方式,与萃取剂P507和P204进行配合萃取,避免氨水皂化,也得到了较好的分离效果。总之,开发新的萃取剂体系、不断改进萃取剂是萃取分离技术永恒的课题。

中科院应化所陈继团队进行了P507-异辛醇从Tm、Yb、Lu富集物(6%~8%Lu)中分离Lu的理论计算和工艺设计,确定了镱错交换、平衡酸度等工艺参数研究,企业生产线验证了参数的可靠性,与江西金世纪新材料股份有限公司合作建成重稀土分离示范平台。福建省长汀金龙稀土有限公司、赣州稀土(龙南)有色金属有限公司、龙南县和利稀土冶炼有限公司等重稀土分离龙头企业采用该专利技术,分别建成了南方离子型矿重稀土高效分离生产线,生产实践证明新体系反萃酸度小于5M,重稀土可以完全反萃,萃取体系稳定,无乳化等界面现象,生产出大于5N的Lu2O3,3N~4N的TmO和YbO产品,产品一致性好,质量稳定。

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