一種工業化生產高純氧化釹的方法
【專利摘要】本發明公開了一種工業化生產高純氧化釹的方法，包括以下步驟：(1)將含有鑭、鈰、鐠和釹的富集物料液與有機相混合，通過鑭鈰鐠/鐠釹模糊萃取模塊進行萃取，模糊萃取模塊的出口水相含有鑭、鈰和鐠。經過洗液洗滌的出口有機相含有鐠和釹。(2)將步驟(1)所得的含有鐠和釹有機料液通過鐠/釹分離模塊將鐠和釹分開。鐠/釹分離模塊的出口水相為鐠的富集物，作為步驟(1)中鑭鈰鐠/鐠釹模糊萃取模塊中的洗液。鐠/釹分離模塊的出口水相含有高純釹，純度99.99％～99.999％。(3)將步驟(2)所得的含釹料液經過沉淀、灼燒，包裝得到高純度氧化釹產品。本發明所采用的方法，具有生產成本低、產品純度高、能規模化連續生產的特點。
【專利說明】
一種工業化生產高純氧化釹的方法
技術領域
[0001] 本發明涉及稀土濕法冶金技術領域，尤其是涉及一種工業化生產高純氧化釹的方 法。
【背景技術】
[0002] 稀土元素由于其特殊的電子結構，使之具有許多優異的性能，廣泛地應用于玻璃 陶瓷、固體激光材料、合成橡膠、高分子聚合、磁學、光學等各個高新科技領域中。由于各領 域高新科技的發展、對稀土元素的化合物的純度要求越來越高，促使從業人員對高純稀土 的分離技術進行了大量的研究工作。近幾年來我國對高純稀土的分離技術也進行了許多研 究工作，尤其是具有優良的光電瓷性能的高純氧化釹，廣泛的應用在高端的磁性材料、航天 設備、國防領域、人造寶石等領域，其提純方法，引起了行業從業人員的廣泛興趣。
[0003] 中國專利CN1150975公開了一種離子交換法制備氧化釹的方法，該方法能獲得純 度99.999 %的氧化釹，稀土總收率93~95.5 %，但是該方法存在無法連續工業化生產以及 成本高的缺點。中國專利CN101024505A公開了一種鐠釹富集物制備高純超細氧化釹的方 法，該方法采用超聲分餾萃取，提高了萃取分離速率和效率，獲得了純度為99.99%的氧化 釹，但是該方法存在設備復雜，操作繁瑣，生產成本較高，產品純度較低的缺點。

【發明內容】

[0004] 本發明的目的在于克服上述現有技術中的不足，提供一種工業化生產高純度氧化 釹的方法，具有生產成本低、產品純度高、能規模化連續生產的特點。
[0005] 本發明提供了一種工業化生產高純度氧化釹的方法，包括以下步驟：
[0006] (1)將含有鑭、鈰、鐠和釹的富集物料液與有機相混合，通過鑭鈰鐠/鐠釹模糊萃取 模塊進行萃取，模糊萃取模塊的出口水相含有鑭、鈰和鐠。經過洗液洗滌的出口有機相含有 鐠和釹，作為鐠/釹分離的有機料液。其中，有機相為P507和磺化煤油的混合物，P507與磺化 煤油的體積比為1~50:99~50;有機相的堿皂化度為20~36%;萃取級數為10~35級;有機 相、鑭鈰鐠釹的富集物料液與洗酸的流量比為:7-11:1:1-2;
[0007] (2)將步驟(1)所得的含有鐠和釹有機料液，從生產線前端加入鐠/釹分離模塊，后 端加入反酸，鐠/釹分離模塊的前端出口水相為鐠的富集物，作為步驟(1)中鑭鈰鐠/鐠釹模 糊萃取模塊中的洗液。鐠/釹分離模塊的后端出口水相為99.99 %~99.999 %的釹。鐠/釹分 離模塊的級數為20~50級，洗滌段相比為2-10:1;
[0008] (3)將步驟(2)所得的含釹料液經過沉淀、灼燒，包裝得到高純度氧化釹產品。
[0009] 進一步地，含鐠釹有機料液中鐠的質量百分比控制為0.1-5%，釹的質量百分比控 制為95-99.9%。
[0010]進一步地，鑭鈰鐠/鐠釹模糊萃取模塊的級數為10~35級，洗滌段相比為2-10,優 選的為3-8,鐠/釹分離模塊的級數為20~50級，洗滌段相比為2-10,優選的為3-8。
[0011]進一步地，有機相、稀土料液、洗酸和反酸等流量誤差控制在1 %~5 %，稀土料液、 洗酸和反酸等濃度誤差控制在1 %~5 %。
[0012] 進一步地，步驟(1)或(2)的萃取溫度為20°C~55°C ;混合時間為2~10分鐘。
[0013] 本發明所述的洗酸和反酸包括鹽酸、硫酸。優選為鹽酸。
[0014] 與現有技術相比，本發明提供一種高純度氧化釹的工業化生產方法，其優點是:① 本工藝的萃取槽體的級數少，兩步驟的總萃取級數為30-85級;②壓槽稀土少，成本低;③酸 堿消耗少④釹產品的純度高;⑤可工業化連續生產高純氧化釹。因此，本發明提供了一種清 潔高效、低成本、適合工業化的高純氧化釹生產工藝。
【附圖說明】
[0015] 圖1為本發明萃取分離流程示意圖。
【具體實施方式】
[0016] 如前所述，本發明提供了一種工業化生產高純氧化釹的方法，包括以下步驟：（1) 將含有鑭、鈰、鐠和釹的富集物料液與有機相混合，通過鑭鈰鐠/鐠釹模糊萃取模塊進行萃 取，模糊萃取模塊的出口水相含有鑭、鈰和鐠。經過洗液洗滌的出口有機相含有鐠和釹，作 為鐠/釹分離的有機料液。
[0017] (2)將步驟(1)所得的含有鐠和釹有機料液，從生產線前端加入鐠/釹分離模塊，后 端加入反酸，鐠/釹分離模塊的前端出口水相為鐠的富集物，作為步驟(1)中鑭鈰鐠/鐠釹模 糊萃取模塊中的洗液。鐠/釹分離模塊的反萃液為99.99%~99.999%的釹。
[0018] (3)將步驟(2)所得的含釹料液經過沉淀、灼燒，包裝得到高純度氧化釹產品。
[0019]根據本發明，步驟（1)中有機相為P507和磺化煤油的混合物。P507與磺化煤油的體 積比可以為1~50:99~50,優選為10~45:90~60。有機相的堿皂化度為20-36%。含鐠釹有 機料液中鐠的質量百分比控制為1-5%，釹的質量百分比控制為95-99%。
[0020] 本發明所用的含鑭鈰鐠釹的稀土富集物料液，可以為氟碳鈰礦經過釹釤分組之后 的輕稀土料液，也可以為南方離子型稀土礦經過釹釤分組之后的輕稀土料液，本發明對此 不進行限定。
[0021] 本發明萃取的溫度優選為20°C~55°C ;混合時間優選為2~10分鐘。
[0022]萃取分離過程完成后，本發明得到的物料中的混合稀土元素優選利用ICP-MS法進 行測定(GB/T 18114.8-2010)。
[0023]以下結合實施例和附圖對本發明作進一步的詳細說明。但本領域技術人員了解， 本發明的保護范圍不僅限于以下實施例。根據本發明公開的內容，本領域技術人員將認識 到在不脫離本發明技術方案所給出的技術特征和范圍的情況下，對以上所述實施例做出許 多變化和修改都屬于本發明的保護范圍。下述實施例中所用材料，如無特殊說明，均是商業 上購買得到的產品。
[0024] 實施例1
[0025] (1)準備鑭鈰鐠釹的稀土富集物料液。該料液取自南方離子型稀土礦釹釤分組后 的輕稀土組分。總稀土的摩爾濃度=0.70摩爾每升，pH=2。其成分如表1。
[0026]表1.鑭鈰鐠釹的稀土富集物料液的組成
[0028] ^(2)配制有機相。P507與磺化煤油的體積比為40:60。有機相的堿皂化度為36%。^
[0029] (3)將鑭鈰鐠釹的富集物料液與有機相混合，通過鑭鈰鐠/鐠釹模糊萃取模塊進行 萃取。萃取的溫度為35°C;混合時間為9分鐘。如附圖1所示，鑭鈰鐠/鐠釹模糊萃取模塊萃取 的總級數為30級，洗酸的組成為:總稀土 = 0.5摩爾每升，自由鹽酸= 0.2摩爾每升。有機相、 鑭鈰鐠釹的富集物料液與洗酸的流量比為:9:1:1.5。模糊萃取模塊的出口水相含有鑭、鈰 和鐠。有機相、稀土料液、洗酸等流量誤差控制在1 %，稀土料液、洗酸等濃度誤差控制在 2%。經過洗液洗滌的出口有機相含有鐠和釹，作為鐠/釹分離的有機料液。有機料液的組成 為:總稀土 = 0.0475摩爾每升，其中，鐠與釹的重量比為4.19:95.8。
[0030] (4)將有機料液通過鐠/釹分離模塊分離鐠和釹。萃取的溫度為35°C ;混合時間為8 分鐘。如附圖1所示，鐠/釹分離模塊的總級數為40級，反酸的組成為:鹽酸= 0.5摩爾每升。 有機料液、反酸的流量比為:9:0.5。鐠/釹分離模塊的出口水相為鐠的富集物，作為鑭鈰鐠/ 鐠釹模糊萃取模塊中的洗液。鐠/釹分離模塊的出口水相含有高純釹，釹的收率多98%。經 過產品純度檢測，釹產品的純度大于99.995 %。
[0031] (5)含釹料液經過沉淀、灼燒，包裝得到高純度氧化釹產品。釹產品的成分組成見 表2。
[0032]表2.高純氧化釹產品的組成
[0034] 實施例2
[0035] (1)準備鑭鈰鐠釹的稀土富集物料液。該料液取自北方某工廠的輕稀土組分。總稀 土的摩爾濃度=1.0摩爾每升，pH= 1。其成分如表1。
[0036] 表1.鑭鈰鐠釹的稀土富集物料液的組成
[0038] (2)配制有機相。P507與磺化煤油的體積比為30:70。有機相的堿皂化度為30%。
[0039] (3)將鑭鈰鐠釹的富集物料液與有機相混合，通過鑭鈰鐠/鐠釹模糊萃取模塊進行 萃取。萃取的溫度為35°C;混合時間為9分鐘。如附圖1所示，鑭鈰鐠/鐠釹模糊萃取模塊萃取 的總級數為30級，洗酸的組成為:總稀土 = 0.5摩爾每升，自由鹽酸= 0.2摩爾每升。有機相、 鑭鈰鐠釹的富集物料液與洗酸的流量比為:9:1:1.5。有機相、稀土料液、洗酸等流量誤差控 制在3%，稀土料液、洗酸和反酸等濃度誤差控制在5%。模糊萃取模塊的出口水相含有鑭、 鈰和鐠。經過洗液洗滌的出口有機相含有鐠和釹，作為鐠/釹分離的有機料液。有機料液的 組成為:總稀土 = 0.05摩爾每升，其中，鐠與釹的重量比為2.09:97.91。
[0040] (4)將有機料液通過鐠/釹分離模塊分離鐠和釹。萃取的溫度為35°C ;混合時間為8 分鐘。如附圖1所示，鐠/釹分離模塊的總級數為50級，反酸的組成為:鹽酸= 0.5摩爾每升。 有機料液、反酸的流量比為:9:0.5。鐠/釹分離模塊的出口水相為鐠的富集物，作為鑭鈰鐠/ 鐠釹模糊萃取模塊中的洗液。有機相、稀土料液、洗酸和反酸等流量誤差控制在2%，稀土料 液、洗酸和反酸等濃度誤差控制在3%。鐠/釹分離模塊的出口水相含有高純釹，釹的收率多 98 %。經過產品純度檢測，釹產品的純度大于99.99 %。
[0041] (5)含釹料液經過沉淀、灼燒，包裝得到高純度氧化釹產品。釹產品的成分組成見 表2。
[0042]表2.高純氧化釹產品的組成
[0044] 實施例3
[0045] (1)準備鑭鈰鐠釹的稀土富集物料液。該料液取自某公司鐠釹富集物，經溶解總稀 土的摩爾濃度=1.20摩爾每升，pH= 1。其成分如表1。
[0046] 表1.鑭鈰鐠釹的稀土富集物料液的組成
[0048] (2)配制有機相。P507與磺化煤油的體積比為20:80。有機相的堿皂化度為26%。
[0049] (3)將鑭鈰鐠釹的富集物料液與有機相混合，通過鑭鈰鐠/鐠釹模糊萃取模塊進行 萃取。萃取的溫度為35°C;混合時間為9分鐘。如附圖1所示，鑭鈰鐠/鐠釹模糊萃取模塊萃取 的總級數為30級，洗酸的組成為:總稀土 = 0.5摩爾每升，自由鹽酸= 0.2摩爾每升。有機相、 稀土料液、洗酸等流量誤差控制在3%，稀土料液、洗酸和反酸等濃度誤差控制在5%。有機 相、鑭鈰鐠釹的富集物料液與洗酸的流量比為:9:1:1.5。模糊萃取模塊的出口水相含有鑭、 鈰和鐠。經過洗液洗滌的出口有機相含有鐠和釹，作為鐠/釹分離的有機料液。有機料液的 組成為:總稀土 = 0.0275摩爾每升，其中，鐠與釹的重量比為1.19:98.81。
[0050] (4)將有機料液通過鐠/釹分離模塊分離鐠和釹。萃取的溫度為35 °C;混合時間為 12分鐘。如附圖1所示，鐠/釹分離模塊的總級數為35級，反酸的組成為：鹽酸= 0.5摩爾每 升。有機料液、反酸的流量比為:9:0.5。有機相、稀土料液、洗酸和反酸等流量誤差控制在 3%，稀土料液、洗酸和反酸等濃度誤差控制在5%。鐠/釹分離模塊的出口水相為鐠的富集 物，作為鑭鈰鐠/鐠釹模糊萃取模塊中的洗液。鐠/釹分離模塊的出口水相含有高純釹，釹的 收率多98%。經過產品純度檢測，釹產品的純度大于99.998%。
[0051] (5)含釹料液經過沉淀、灼燒，包裝得到高純度氧化釹產品。釹產品的成分組成見 表2。
[0052]表2.高純氧化釹產品的組成
【主權項】
1. 一種工業化生產高純氧化釹的方法，包括以下步驟： (1) 將含有鑭、鈰、鐠和釹的一種或數種元素組成的富集物料液與有機相混合，通過鑭 鈰鐠/鐠釹模糊萃取模塊進行萃取，模糊萃取模塊的出口水相含有鑭、鈰和鐠;經過洗液洗 滌的出口有機相含有鐠和釹，作為鐠/釹分離的有機料液;其中，有機相為P507和磺化煤油 的混合物，P507與磺化煤油的體積比為1~50:50~99;有機相的堿皂化度為20~36% ;萃取 級數為10~35級;有機相、鑭鈰鐠釹的富集物料液與洗酸的流量比為:7-11:1:1-2; (2) 將步驟（1)所得的含有鐠和釹有機料液，從生產線前端加入鐠/釹分離模塊，后端加 入反酸，鐠/釹分離模塊的前端出口水相為鐠的富集物，作為步驟(1)中鑭鈰鐠/鐠釹模糊萃 取模塊中的洗液;鐠/釹分離模塊的反萃液為99.99 %~99.999 %的釹;鐠/釹分離模塊的級 數為20~50級，洗滌段相比為2-10:1; (3) 將步驟(2)所得的含釹料液經過沉淀、灼燒，包裝得到高純度氧化釹產品。2. 根據權利要求1所述的萃取分離方法，其特征在于，步驟（1)中有機相為P507和磺化 煤油的混合物，P507與磺化煤油的體積比為10~45:60~90。3. 根據權利要求1或2所述的萃取分離方法，其特征在于，步驟（1)中，洗滌段相比為2-10:1〇4. 根據權利要求3所述的萃取分離方法，其特征在于，步驟(1)中，洗滌段相比為3-8:1。5. 根據權利要求1或2所述的萃取分離方法，其特征在于，步驟(2)中，鐠/釹分離模塊的 級數為20~50級，洗滌段相比為3-8:1。6. 根據權利要求1或2所述的萃取分離方法，其特征在于，含鐠釹有機料液中鐠的質量 百分比控制為0.1-5%，釹的質量百分比控制為95-99.9%。7. 根據權利要求1或2所述的萃取分離方法，其特征在于，有機相、稀土料液、洗酸和反 酸流量誤差控制在1 %~5%，稀土料液、洗酸和反酸濃度誤差控制在1 %~5%。8. 根據權利要求1或2所述的萃取分離方法，其特征在于，步驟（1)或（2)的萃取溫度為 20°C~55°C ;混合時間為2~10分鐘。
【文檔編號】C01F17/00GK105883889SQ201610421372
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年6月15日
【發明人】張水波, 孫曉琦, 李福建, 王艷良, 周宏
【申請人】贛州稀土（龍南）有色金屬有限公司, 廈門稀土材料研究所