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冶金百科 | 稀土萃取分離工藝 - 模糊聯(lián)動(dòng)萃取分離技術(shù)及新型萃取體系研究

2023-12-18 10:18:17 來(lái)源:中冶有色技術(shù)網(wǎng)
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簡(jiǎn)介:目前我國(guó)的稀土萃取分離技術(shù)中以酸性萃取劑為主。在使用時(shí),萃取劑首先要采用氨水或液堿進(jìn)行皂化,然后皂化萃取劑與稀土溶液進(jìn)行陽(yáng)離子交換反應(yīng)生成含稀土的負(fù)載有機(jī)相和氨(鈉)鹽溶液,含稀土的負(fù)載有機(jī)相在多級(jí)萃取槽中進(jìn)行稀土間元素交換純化后,經(jīng)酸反萃后得到高純的單一稀土料液。皂化傳用的堿和反萃使用的酸是萃取分離過(guò)程的主要化工材料消耗和外部推動(dòng)力,使得萃取劑的預(yù)處理及再生循環(huán)利用符合要求。
模糊聯(lián)動(dòng)萃取分離技術(shù)

目前我國(guó)的稀土萃取分離技術(shù)中以酸性萃取劑為主。在使用時(shí),萃取劑首先要采用氨水或液堿進(jìn)行皂化,然后皂化萃取劑與稀土溶液進(jìn)行陽(yáng)離子交換反應(yīng)生成含稀土的負(fù)載有機(jī)相和氨(鈉)鹽溶液,含稀土的負(fù)載有機(jī)相在多級(jí)萃取槽中進(jìn)行稀土間元素交換純化后,經(jīng)酸反萃后得到高純的單一稀土料液。皂化傳用的堿和反萃使用的酸是萃取分離過(guò)程的主要化工材料消耗和外部推動(dòng)力,使得萃取劑的預(yù)處理及再生循環(huán)利用符合要求。實(shí)際上,稀土元素本身在萃取劑有機(jī)相和水相中分配能力的不同是稀土分離的內(nèi)在動(dòng)力,然而這一因素往往被忽視。我國(guó)科研工作者經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的研究、探索和實(shí)踐,采用以含難萃組分的有機(jī)相代替原用空白有機(jī)相,以富含易萃組分水相代替空白洗滌或反萃酸的方式,實(shí)現(xiàn)了整個(gè)流程的“超鏈接”。該工藝最大程度地利用了外部和內(nèi)部推動(dòng)力,可使酸堿消耗和廢水的排放均降低25%以上,而且流程的生產(chǎn)能力可增加20%以上,從而提高分離流程效率。模糊聯(lián)動(dòng)萃取分離原理如圖2-13所示。


模糊聯(lián)動(dòng)萃取分離原理


新型萃取體系研究

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐的檢驗(yàn),綜合萃取性能,如分離系數(shù)和萃取容量等,最理想的還是P507、P204和環(huán)烷酸等酸性萃取劑。但是該體系也存在許多缺點(diǎn),例如同屬于酸性萃取劑,其萃取能力(分配比)與水相H濃度的3次方成反比,一般萃取一個(gè)RE3“要置換3個(gè)H進(jìn)入水相,因此普遍采用氨水對(duì)酸性萃取劑預(yù)先皂化,將氫離子去除。但此過(guò)程產(chǎn)生大量的氨氮廢水,回收難度大,對(duì)水資源造成嚴(yán)重的污染。此外,P204、P507的不足之處還表現(xiàn)在平衡酸度過(guò)高,隨著稀土元素的原子序數(shù)的增加,有機(jī)相的反萃越來(lái)越困難。尤其對(duì)重稀土丟、鐿、鐠的反萃,萃取平衡時(shí)間長(zhǎng),反萃余酸多,而且有機(jī)相不易再生干凈。

為此研究人員提出了兩種解決模式:一是開發(fā)新型萃取劑,如Cyanex272、Cyanex923等新型萃取劑得到了廣泛的研究。此外,離子液體替代煤油等有機(jī)溶劑與萃取劑組成新的萃取體系,可避免有機(jī)揮發(fā)性污染等問(wèn)題。二是改良主流萃取劑的萃取性能。例如Cyanex272和P507混合使用替代單一的P507萃取劑,可

以有效降低酸堿消耗,改善操作條件。采用添加EDTA、DTPA、H3eit等絡(luò)合劑的方式,與萃取劑P507和P204進(jìn)行配合萃取,避免氨水皂化,也得到了較好的分離效果。總之,開發(fā)新的萃取劑體系、不斷改進(jìn)萃取劑是萃取分離技術(shù)永恒的課題。

中科院應(yīng)化所陳繼團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了P507-異辛醇從Tm、Yb、Lu富集物(6%~8%Lu)中分離Lu的理論計(jì)算和工藝設(shè)計(jì),確定了鐿錯(cuò)交換、平衡酸度等工藝參數(shù)研究,企業(yè)生產(chǎn)線驗(yàn)證了參數(shù)的可靠性,與江西金世紀(jì)新材料股份有限公司合作建成重稀土分離示范平臺(tái)。福建省長(zhǎng)汀金龍稀土有限公司、贛州稀土(龍南)有色金屬有限公司、龍南縣和利稀土冶煉有限公司等重稀土分離龍頭企業(yè)采用該專利技術(shù),分別建成了南方離子型礦重稀土高效分離生產(chǎn)線,生產(chǎn)實(shí)踐證明新體系反萃酸度小于5M,重稀土可以完全反萃,萃取體系穩(wěn)定,無(wú)乳化等界面現(xiàn)象,生產(chǎn)出大于5N的Lu2O3,3N~4N的TmO和YbO產(chǎn)品,產(chǎn)品一致性好,質(zhì)量穩(wěn)定。

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