集中式粉末钙源皂化稀土萃取有机相的工艺研究与工业应用

研究了采用粉末钙源直接皂化稀土萃取有机相。试验结果表明,用粉末钙源直接皂化P507有机相和环烷酸有机相,有机相皂化值分别达0.55 mol/L和0.72 mol/L,且外观清亮,流动性好。将钙皂有机相与氯化稀土料液进行萃取反应,P507有机相的分相时间为40 s,稀土负载量为0.19 mol/L;环烷酸有机相的分相时间为180 s,稀土负载量为0.19 mol/L。根据此试验数据开发了集中式粉末钙源直接皂化工艺,该工艺已经过多年工业化运行,结果表明,粉末钙源直接皂化P507有机相、环烷酸有机相,流动性好,分相快,对产品质量影响小,对有机相无长期不利影响;皂化成本只需液碱皂化的16.5%;由于皂化剂是粉末,无需制乳,与有机相直接发生皂化反应,与液碱皂化相比,废水大大减少,环保效益良好。     

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。     

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。     

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.     

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。     

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。     

用P507-Cyanex272协萃体系从电解锰合格液中萃取分离锰镁钙

研究了采用P507-Cyanex272协萃体系从电解锰合格液中萃取分离锰镁钙，考察了水相pH、有机相皂化率、萃取相比、萃取剂体积分数、萃取温度、混合时间及Cyanex272添加量对锰、镁、钙离子萃取率的影响，并对负载有机相进行洗涤、反萃取分离去除钙镁杂质。结果表明：在水相pH=4.5、有机相皂化率50%、萃取相比V_o/V_a=2.5/1、萃取剂体积分数30%、萃取温度35℃、混合时间5 min、Cyanex272占比60%条件下，锰、镁、钙萃取率分别为64.28%、15.77%和16.24%;负载有机相分别用0.03 mol/L稀硫酸溶液和30 g/L硫酸锰溶液进行两段洗涤，再以1 mol/L硫酸反萃取，反萃取液中锰、镁离子质量浓度分别为52.57 g/L和0.27 g/L,反萃取液再经高纯碳酸锰中和—协同萃取—反萃取，可满足电池级硫酸锰生产要求。     

HBL110萃取回收铜钴矿堆浸液中Co的研究

采用Mextral 984H萃取Cu-新型萃取剂HBL110萃取Co的工艺,从含Fe等杂质的铜钴矿堆浸液中回收Co,考察了有机相配比、皂化率、平衡pH值、温度、相比对Co萃取率的影响。实验结果表明,在有机相体积分数50.5%、皂化率50%、料液pH值2.4~2.6、相比1∶1、温度30℃、时间5min、萃取级数4级的条件下,Co萃取率大于95%;负载有机相经纯水洗涤后,在H2SO4浓度0.7mol/L、相比8∶1、时间5min、温度40℃、反萃级数4级的条件下,Co反萃率达到94%以上,反萃液Co浓度达到20g/L,与Fe、Mn、Mg等杂质实现分离并达到富集效果。     

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。     

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。