介绍溶剂萃取法制备高纯铈化合物的制作方法

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专利名称:溶剂萃取法制备高纯铈化合物的制作方法
技术领域
本发明属于一种湿法冶金分离稀土元素工艺,用溶剂萃取法制备高纯铈化合物。
目前,十六个稀土元素中,铈的含量最高,用量也最大。由于稀土元素的性质极相似而难以分离,而铈为一变价元素,即Ce+3-Ce+4,而三价铈离子(Ce+3)易氧化成四价(Ce+4),(Ce+4)性质与其它三价稀土离子性质差异较大,相互之间易分离。生产上往往采用该性质来达到铈与其它稀土分离的目的。铈氧化的方法较多,如氧化剂氧化,空气氧化等。利用四价铈与三价稀土的分离,采用水解沉淀、分级结晶、溶剂萃取等分离方法。用磷酸三丁酯(TBD)在硝酸介质中萃取分离Ce+4早有报导,但该体系需要在高酸下(8NHNO3介质中进行)操作环境差,成本高。
本发明的目的是采用溶剂萃取分离法,是利用不同铈含量(CeO2)混合稀土为原料。将Ce+3氧化成Ce+4,再将原料制备成稀土硫酸盐溶液,用二(2-乙基己基)磷酸(P2O4)-煤油为萃取有机相,进行高效萃取分离,制出纯度≥99.99%铈化合物,直收率≥85%,同时得到副产品为含CeO2≤5%的富镧(La)混合稀土。
本发明的溶剂萃取法制备高铈化合物是这样实现的。以(0.5-1.5)MP2O4-煤油为萃取有机相,以(5-100g/LREO的硫酸稀土为原料液,以(0.2-5.0)NH2SO4为洗液,以(0.3-6.0)NHCL+H2O2(H2O2与有机相的体积比0.5-2.0%)为反萃液,经(1-12)级萃取,(2-30)级洗涤,(3-50%)级反萃的多级分馏萃取。原料液中含CeO2(10-99%)包括铈在内的十六个稀土元素。从混合澄清槽的第一级加入萃取有机相,从第(1-12)级加入硫酸(H2SO4)稀土原料液,从第(2-44)级加入(0.2-5.0)NH2SO4)洗液,第(3-50)级加入(0.3-6.0)NHCL+H2O2(H2O2与有机相的体积比为0.5-2.0%)的反萃液。第(3-50)级的出口液为CeO2≥99.99%的纯铈化合物,第一级出口之萃余水相为含CeO2≤5%的富镧(La)混合稀土。
本发明所用原料液为混合稀土硫酸盐溶液,其中REO为5-100g/L,游离酸为0.5-4.5N,Ce+4/∑Ce>98%。以P2O4为萃取剂,具有处理量大,收率高,纯度高,连续易于操作等优点。
本发明的溶剂萃取制备高纯铈化合物的生产工艺流程〔1〕萃取有机相用煤油将二(2-乙基己基)磷酸(P2O4)稀释到0.5-1.5M(普通煤油用浓H2SO4洗,再用纯水洗至中性)。
〔2〕混合稀土硫酸盐溶液混合稀土包括原子序数从57-71(除61号)元素和钇(其中CeO2含量为10-99%),溶液中REO为5-100g/L,游离酸为(0.5-4.5)NH2SO4Ce+4/∑Ce>98%。
〔3〕洗液(0.2-5.0)NH2SO4。
〔4〕反萃液(0.3-6.0)NHCL+H2O4,H2O4与有机相的体积比为0.5-2.0%。
〔5〕流比根据以上第〔1〕、〔2〕、〔3〕按体积比应为原料液浓度CeO2含量和原料液的酸度不同而异,经过(1-50)级多级分馏萃取,在第(3-45)级出口的反萃液为CeO2含量≥99.99%的纯铈化合物,第一级出口的萃余水相为CeO2含量≤5%的富镧(La)混合稀土。
本发明的溶剂萃取法剂制备高纯铈化合物的最佳实施例1.混合稀土硫酸盐原料液的制备〔1〕混合稀土氢氧化物(单一稀土配分见表1),放入瓷盘,置于烘箱内110-120℃氧化24小时,即铈氧化率>98%。
2.将以上〔1〕得到的混合稀土氢氧化物加入至3-5NH2SO4内,边加边搅拌,同时加热,加完原料液在85-90℃下搅拌30-50分钟,停止加热与搅拌(需加酸量为溶解氢氧化物及原料液要求游离酸之和)原料液中的REO为52g/l,〔H+〕为1.92N。
〔1〕萃取有机相用煤油将二(2-乙基己基)磷酸(P2O4)稀释至1.0M。
〔2〕洗液1.75NH2SO4。
〔3〕反萃液1 NHCL+H2O2(H2O2/有机相=1%的体积比)。
〔4〕由以上〔1〕+〔2〕+〔3〕组成的萃取体系在100mL的分液漏斗中进行萃取分离,振荡5分钟,静置分层。
〔5〕级数萃取四级,洗涤八级共十二级。第一级加有机相,第四级加原料液,第十二级加洗液,流比∶有机相∶原料液∶洗液=45∶30∶15(mL)。
〔6〕由以上〔4〕的萃取体系,达到平衡后,出口的有机相由以上〔3〕的反萃液反萃(每次15mL)反萃1-5次,其反液经草酸沉淀灼烧,光普分析结果如下(%
〔7〕有机相再生循环使用以去离子水洗至PH4-5即可反复使用。
权利要求
1.一种溶剂萃取法制备高纯铈化合物,由二(2-乙基己基)磷酸(P2O4)为萃取剂,其特征在于以(0.5~1.5)MP204-煤油为萃取有机相,以(5~100g/lREO)的硫酸稀土为原料液,以(0.2~5.0)NH2SO4)为洗液,以(0.3~6.0)NHCL+H2O2(H2O2与有机相的体积比为0.5~2%)为反萃液,经(1-12)级萃取,(2-30)级洗涤,(3-50)级反萃的多级分馏萃取。
2.根据权利要求1所述的溶剂萃取法制备高纯铈化合物,其特征在于原料液中含CeO2(10-99%)包括铈在内的十六个稀土元素。
3.根据权利要求1所述的溶剂萃取法制备高纯铈化合物,其特征在于从第一级加入萃取有机相,从第(1-12)级加入硫酸稀土原料液,从第(2-44)级加入(0.2-5.0)NH2SO4洗液,第(3-50)级加入(0.3-6.0)NHCL+H2O2(H2O2与有机相的体积比为0.5-2.0%)反萃液。
4.根据权利要求1、3所述的溶剂萃取法制备高纯铈化合物,其特征在于第(3-50)级的出口液为含CeO2≥99.99%的纯铈化合物。从第1级出口之萃余水相为含CeO2≤5%的富镧(La)混合稀土。
全文摘要
本发明属于一种湿法冶金分离稀土元素工艺,用溶剂萃取法制备高纯铈化合物。是以混合稀土化合物为原料,将铈(Ce)氧化成四价,在硫酸(H
文档编号C01F17/00GK1055394SQ9011039
公开日1991年10月16日 申请日期1990年12月31日 优先权日1990年12月31日
发明者张 浩 申请人:冶金工业部包头稀土研究院

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