高浓度镨钕料液中杂质铝的去除工艺研究(Ⅱ)

白云鄂博稀土矿冶炼分离出的高浓度镨钕料液中含有0.10～0.34 g/L铝,杂质铝的含量直接影响下游产品质量,因此需要进行铝与稀土的分离。采用高浓度的氯化镨钕料液为原料,利用环烷酸-异辛醇-磺化煤油萃取体系优先萃取铝的原理,通过串级萃取分离工艺去除非稀土杂质铝。在对整个工艺流程以及串级萃取、串级洗涤工艺进行分析论证的基础上,开展了中试试验。结果表明:高浓度镨钕料液经过30级串级萃取分离工艺后,REO浓度在220 g/L以上,铝杂质含量大幅下降,Al_2O_3/REO质量比7.8×10~(-5),产品质量达标。串级萃取分离工艺的应用,不仅能优化改进现有单级萃取工艺,还能提高产品质量,且产品质量稳定,具有推广使用价值。     

环烷酸萃取分离稀土料液中铝的研究

采用环烷酸-异辛醇-煤油体系,研究去除高浓度稀土料液中铝离子杂质的最佳工艺条件。通过改变有机相皂化度、相比(O/A)等条件,对铝含量高达1.16mg/mL的稀土料液进行除杂试验。经过反复实验,最终确定环烷酸萃取分离稀土料液中铝离子的最佳工艺条件为:环烷酸/异辛醇/煤油=1∶1∶3体积比、皂化度0.10以及相比(O/A)=1.5/1。     

P507煤油萃取剂体系溶解碳酸镨钕研究

为简化离子型稀土矿提取稀土工艺,采用离子交换树脂富集矿山浸出母液技术制备高纯碳酸稀土用于有机溶料,系统考察了P507煤油萃取剂体系溶解碳酸镨钕过程中,碳酸镨钕预处理方式、碳酸镨钕加入量、水相pH、杂质铝含量、反应时间和相比等因素对萃取效果的影响。结果表明,以湿碳酸镨钕为原料,其加入量控制为有机相负载稀土浓度0.16~0.18 mol/L,水相pH=2.0~3.0,相比O/A=1,反应时间12 min,碳酸镨钕中的铝含量小于2.5%,30 ℃条件下,碳酸镨钕溶解完全,分相效果好,有机相中稀土浓度达0.177 1 mol/L,萃取率为98.13%。采用4级逆流连续萃取试验,经16次反应平衡后有机相出口级稀土浓度为0.166 8 mol/L,水相出口稀土浓度为0.001 1 mol/L。采用P507-煤油萃取剂体系溶解碳酸镨钕同步实现了空白有机相的皂化及萃取过程,碳酸稀土直接作为原料省略了酸分解工序,缩短了工艺流程,同时用作皂化剂,降低了化工材料消耗、废水排放量及环保成本,为简化稀土萃取分离提供了应用基础。     

氯代环烷酸萃取体系中稀土和铝分配比及分离因数的研究

研究萃取剂皂化值、料液酸度和铝浓度对稀土和铝在氯代环烷酸体系中的分配比和分离因数的影响。结果表明,当料液的铝浓度较高时,该萃取体系在较高料液酸度下仍可较好地分离稀土和铝,且未有乳化现象发生;采用氯代环烷酸萃取体系分离稀土和铝的优化条件为:萃取剂皂化值0.35 mol/L、铝浓度12.5 mmol/L、pH=0.10,此条件下分配比DAl=0.53,DRE=0.05,分离因数βAl/RE=10.6。     

稀土和铝在皂化氯代环烷酸体系中分配比及分离系数的研究

分别对萃取剂皂化值为0.35mol/L、0.40mol/L,不同料液酸度、铝浓度条件下氯化稀土溶液在皂化氯代环烷酸萃取体系中的稀土和铝分配比及分离系数进行研究,表明当料液中含有中、高浓度铝时,皂化值为0.35mol/L氯化环烷酸体系可以在较高酸度的条件下获得铝和稀土相对更高的分离系数及更好的分离效果.实际生产中可通过提高料液酸度实现铝和稀土的有效分离,同时抑制其它非稀土杂质的萃取,更有利于降低产品中杂质的含量.     

环烷酸萃取体系中单一稀土和铝的分配比及分离系数的研究

对不同萃取剂皂化值、料液酸度和铝浓度条件下,单一稀土和铝在环烷酸体系中的分配比和分离系数进行研究,结构表明料液的酸度较高时,皂化值为0.35 M环烷酸体系可以获得铝和稀土相对更高的分离系数及更好的分离效果。铝离子浓度较低时,料液酸度较高的条件下仍可实现稀土和铝的较好分离,而铝离子浓度较高时(150 mmol/L),料液酸度较高不利于稀土和铝的分离。     

混合稀土料液中环烷酸萃取分离稀土和铝的研究

在环烷酸体系中,对不同混合轻稀土料液酸度、铝浓度和萃取剂皂化值条件下,一定配比混合稀土和铝的分配比D、分离系数β进行研究。结果表明,混合稀土料液酸度pH=0.5时,D_(Al)=16,D_(RE)=0.044 8,β_(Al)/_(RE)=356.9;当料液中Al_2O_3浓度为0.17～0.32g/L时,氧化铝的分配比D_(Al)1,β_(Al)/_(RE)有较大值;皂化度为0.3mol/L时,不仅能够避免由过皂化引起的乳化发生,同时稀土和铝还有较好的分离效果。因此高酸度、低浓度铝和低皂化度的环烷酸体系可以获得铝和混合稀土更好的分离效果和较高的分离系数。在最优工艺条件下进行稀土和铝分离萃取试验,有机相和水相较易分层,萃取反应界面基本无三相,分相极为理想,余液中铝含量小于0.011%,满足工业生产对铝含量的要求。     

从稀土分解液中连续去除铁、铝

研究了南方离子型稀土分解液在萃取槽内用环烷酸连续去除铁、铝杂质,考察了分解液初始pH、杂质初始质量浓度、有机相皂化度和萃取级数对杂质去除效果的影响。结果表明:控制分解液初始pH为1~2、Al 3+初始质量浓度≤2g/L、有机相皂化度0.10mol/L及萃取级数20级,可获得Fe3+质量浓度30mg/L、Al 3+质量浓度300mg/L的合格料液,所得料液可进入分离工序进一步分离单一稀土;负载有机相经盐酸反萃取后回收其中的少量稀土,确保稀土收率。该工艺简单、连续、除杂率高,已成功实现产业化。     

氯代环烷酸体系萃取单一稀土和铝分配比及分离系数的研究

通过对不同萃取剂皂化值、料液酸度和铝浓度条件下,单一稀土和铝在氯代环烷酸体系中的分配比及分离系数的研究分析,阐明了当料液的酸度较高时,皂化值为0.35 mol.L-1氯化环烷酸体系可以获得铝和稀土相对更高的分离系数及更好的分离效果。pH值为0.20左右,对于中、高浓度铝的料液基本都能取得较好的稀土和铝分离效果;pH值为0.10左右,对于低浓度铝的料液基本都能取得较好的稀土和铝分离效果。实际生产中可通过提高料液酸度实现铝和稀土的有效分离,同时抑制其他非稀土杂质的萃取,更有利于降低产品中杂质的含量。     

P204-HCl-H3cit体系分离镨钕的研究

针对P204萃取剂在HCl体系中pH＜2.0条件下镨钕分离系数较低的问题, 研究了含有柠檬酸(H3cit)的P204-HCl体系中, 料液酸度与柠檬酸浓度对镨和钕分配比和分离系数及萃取容量的影响. 用回归分析法建立了以料液酸度和柠檬酸浓度为变量的二元一次线性回归方程, 该方程得到的料液酸度、柠檬酸浓度对分配比和分离系数关系图表明: 在P204-HCl-H3cit体系中, 镨钕的分配比和分离系数随酸度的增大而降低, 随柠檬酸浓度的增加而提高, 稀土元素的萃取容量随柠檬酸浓度的增大而提高. 采用FT-IR方法分析了镨钕分离系数提高的机制. 当料液酸度pH=1.0, 柠檬酸浓度=0.25 mol·L-1时, 镨和钕的分离系数为1.54, 稀土的最大萃取容量为30 g·L-1, 其指标优于相同酸度下的皂化P204-HCl体系.     

240#新型环烷酸萃取铝的研究

探讨了有机相皂化值、氯化铝溶液起始pH、萃取温度、萃取时间、相比及环烷酸浓度对240#新型环烷酸萃铝饱和容量的影响及损失率情况。实验结果表明,在有机相组成为20%环烷酸+20%异辛醇+60%磺化煤油(有机相酸值为0.75 mol·L^-1),皂化值0.05~0.15 mol·L^-1,萃取温度25℃,萃取时间60 min,相比O/A(有机相与水相体积比)=1/1,pH为3.51的条件下时,240#新型环烷酸分相效果好,无三相和乳化现象产生。在皂化值为0.10 mol·L^-1时,萃铝饱和容量为0.055~0.056 mol·L^-1之间,较传统180#常用环烷酸高出14%,溶解损失及萃铝饱和容量损失总量较传统180#常用环烷酸的损失量低,避免了传统180#环烷酸萃取过程粘度大、流动性差,易产生乳化现象。盐酸反萃时,负载环烷酸铝的反萃率相当,均达99.40%以上。混合稀土料液中的铝经过2级连续萃取后,萃余液中Al3+的含量降为540 mg·L^-1,可以替代中和除杂过程制备稀土料液;经过3级连续萃取后,萃余液中Al3+的含量降为81 mg·L^-1,能实现用低价的碳酸盐代替高价草酸沉淀稀土产品,降低生产成本。在除铝过程中,240#新型环烷酸能够替代传统180#环烷酸的使用。     

环烷酸体系萃取分离稀土和铝的实验研究

在不改变料液酸度的条件下,研究了不同皂化值、相比和萃取级数对稀土和铝在环烷酸体系中的分配比和分离系数的影响.实验结果表明,环烷酸萃取体系分离稀土和铝的较优工艺参数为：皂化值0.25 mol/L、相比O/A=1.5,在此条件下,分配比DAl=4.035,DRE=0.111,分离系数βAl/RE=36.35,此外,随着萃取级数的增加,除铝率也会增加,当萃取级数大于2时,除铝率可达95%以上.     

超声波外场作用下萃取分离镨和钕元素的研究

研究了超声波外场作用对未皂化的P204[二(2-乙基己基磷酸)]萃取分离稀土元素镨和钕萃取性能的影响。考察了稀土溶液的pH值、外场超声波的强度、外场超声波的频率对P204萃取镨和钕的分配比、分离系数以及相应的萃取饱和容量的影响。研究结果表明,当稀土溶液的pH值为5、超声波的强度和频率分别为20 W/cm-2和30 kHz时,P204对镨和钕元素的萃取性能达到最大。     

一种新型萃取剂在稀土料液除铝铁中的应用

福建省长汀金龙稀土有限公司开发了一种新型萃取剂产品,可用于稀土料液中铝铁等杂质的去除。本文研究了该新型萃取剂萃取铝铁杂质的性能,考察了有机相的皂化度和铝铁杂质浓度对萃取剂除杂性能的影响。结果表明,该新型萃取剂具有优异的除铝铁效果。经过萃取除杂,稀土料液中,Al₂O₃和Fe₂O₃的浓度从3710 mg/L和488 mg/L下降到了35.4 mg/L和2.2 mg/L。     

料液中添加NH_4Cl对Sm~(3+)和Zn~(2+)萃取性能的影响

采用1.5 mol/L P507-煤油为有机相,以SmCl_3和ZnCl_2的混合溶液作为料液,改变料液中添加NH4Cl浓度、料液酸度、Zn~(2+)浓度、有机皂化度、相比、混合时间,进行了Sm~(3+)和Zn~(2+)的萃取分离研究。结果表明,萃取分离Sm~(3+)和Zn~(2+)最佳的工艺参数为,有机皂化度为0.54 mol/L、料液中添加3 mol/L的NH_4Cl、料液酸度为0.15 mol/L、萃取相比O/A为2.5∶1以上,混合时间为4 min,Sm~(3+)和Zn~(2+)的最大分离因素βSm/Zn达到39.31。     

新型萃取剂NA萃取中重混合稀土的研究

研究了一种新型酸性磷类萃取剂NA萃取中重混合稀土的性能,探讨了萃取过程中有机相的皂化度、有机相组成、混合稀土料液中杂质含量、料液初始p H对新型萃取剂萃取饱和容量的影响以及反萃过程中反萃酸度对反萃性能的影响,同时还探讨了新型萃取剂的损耗率。试验结果表明,控制混合稀土料液浓度与铝浓度比≥222,与铁浓度比≥2543、有机相的皂化度0.64~0.68 mol·L~(-1)、有机相中磺化煤油∶新型萃取剂=1∶1(新型萃取剂浓度为1.45 mol·L~(-1))及混合稀土料液初始p H=1.2的工艺条件下,萃取过程分相效果好,新型萃取剂的饱和容量大于0.20 mol·L~(-1),比传统萃取剂P507的最佳萃取饱和容量高15%~20%左右,新型萃取剂的损耗率为0.42%~0.45%;反萃过程,采用盐酸作为反萃剂,只要控制盐酸浓度为3.0 mol·L~(-1)时,负载有机相的单级反萃率即可达到98%以上;研究结果表明,该新型萃取剂,具有萃取饱和容量大、溶解损失少、循环使用性能好、反萃酸度低的特点,可以大大降低槽体有机积存量、稀土积存量和酸耗量,减少投资成本,改善工作环境,具有广泛的应用前景。     

锌与钐的萃取分离工艺研究

采用1.5 mol/L P507-煤油为有机相,以氯化钐和氯化锌的混合溶液作为料液,研究了料液酸度、Zn2+浓度、有机皂化度、相比、混合时间等对Sm3+和Zn2+萃取分离的影响,得到了萃取分离Sm3+和Zn2+的最佳工艺参数:有机皂化度为0.54 mol/L,料液酸度为0.15 mol/L,萃取相比(O/A)为3:1,混合时间为4 min以上。Sm3+和Zn2+的分离因素βSm/Zn达到12。     

稀土萃取串级理论多组份串级萃取体系质量分布的计算方法

镨、钕是稀土中较难分离的一对元素,我们用季铵-DTPA络合交换萃取体系成功地分离了镨、钕,发现在此体系中,各组份在各级的萃取比变化很大,只有各组份之间的分离系数接近恒定,根据这一实际情况,推导了各组份的计算公式,提出一个不同于文献的新的计算方法,并应用于镧、镨、钕、钐四组份体系在不同分割线的条件下的各级质量的分布的计算。 在此计算结果的指导下,进行了镧、镨、钕与钐的分离。以含钐为5％的镧、镨、钕、钐混合稀土作为料液,用9级萃取7级涤洗,得到了Sm_2O_3纯度大于99.9％、收率大于91％的结果。     

N235—环烷酸萃取分离稀土中的铁

为制备高纯稀土,降低非稀土杂质铁含量,对添加环烷酸的Ｎ２３５萃取分离铁进行了实验研究。Ｆｅ（Ⅲ）的萃取率随有机相Ｎ２３５浓度增加、环烷酸添加量减少及水相酸度增加而增加。添加少量环烷酸的Ｎ２３５萃取剂基本不萃取料液中的稀土,但料液中稀土的存在有助于铁萃取。经过７级逆流萃取实验,ＲＥＯ中的Ｆｅ２Ｏ３由０．５８％降到１０＾－６。     

P204-HCl-H3cit体系萃取分离轻稀土的研究

针对在高酸度下二(2-乙基己基)磷酸(P204)萃取轻稀土氯化物时,La3 、Ce3 、Pr3 、Nd3 之间分离系数较低的问题,以H3cit-HCl-RECl3溶液为水相,1.5mol/LP204-煤油为有机相,进行了单级萃取实验,实验结果表明,P204在萃取高酸度稀土溶液时(pH=1.0)轻稀土分离系数和有机萃取量明显高于无柠檬酸(H3cit)的萃取体系.考察了P204萃取分离柠檬酸轻稀土时料液酸度、柠檬酸浓度、料液浓度对分离系数的影响,并与生产实际中皂化P204-HCl体系Ce/Pr分离生产线的萃取结果进行了对比,其结果说明,由于柠檬酸的加入强化了Ce和Pr的分离过程,所以在柠檬酸体系中Ce/Pr的分离效果优于盐酸体系.