一般是多种方法交叉使用,碳酸稀土在草酸和盐酸的作用下,溶于P507有机溶剂中,通过离子交换,得到氯化稀土。利用化合物在两种互不相溶的溶剂中溶解度或分配系数的不同,使化合物从一种溶剂内转移到另外一种溶剂中。经过反复多次萃取,将绝大部分的化合物提取出来。
溶剂萃取法提炼稀土的工业流程,是什么?
萃取
钕钐萃取
将混合氯化稀土溶液中的镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、钇等元素以钕和钐为界分为两组。镧、铈、镨、钕为一组,称为轻稀土组,钐、铕、钆、钇为一组,称为重稀土组。
原理。
(1) 尽管稀土元素的化学性质和物理性质及其相似,但是随着原子系数的增加,元素的原子半径越来越小,稀土元素的这一性质叫作镧系收缩。
(2) P507萃取剂对稀土元素萃取的性质受其镧系收缩的影响,原子半径越小越易被萃取,相反原子半径越大越难以被萃取。因此,当P507与稀土水溶液搅拌反应时,首先将稀土溶液里的中重稀土萃取(即原子半径小的),其次按顺序由后向前萃取其它稀土元素,在此基础上经多次萃取(足够的级数)控制P507萃取剂的容量,施以一定浓度、一定量的酸,有目的洗下某一元素进入水相,萃取剂上最后留下的元素单独用酸反萃下来,即达到了元素之间的分离目的。
(3) 萃合反应是在萃取槽的搅拌室里完成的,搅拌室不断进料及有机,不断反应,反应完全液不断的进入澄清室,油水分相分相出的有机由前进入下级继续进行萃合反应,水相由后进入前一级,再次与有机进行萃合反应,由此逆相相行,水相中的易萃组越来越少,有机中的易萃组越来越多。
设备。
整个钕钐萃取槽分为五个阶段:
1-3级为皂化段。
4-20级为萃取段
21-32级为洗涤段
33-39级为反萃段
40级为水洗
主要原料。
(1) 混合氯化稀土溶液;REO=300±5 g/L、PH=1.5-2.0、SO42-<0.3g/L。
(2) P507煤油溶液;P507=1.4-1.5mol。
(3) 皂化液;NaOH=3.0±0.05N。
(4) 洗酸;HCl=3.6±0.05N。
(5) 反酸;HCl=6.0±0.05N。
工艺条件。
(1) 级数;皂化︰萃取︰洗涤︰反萃︰洗水=3︰17︰12︰7︰1。
(2) 流量;有机5.0 L/min、皂化液0.9-1.0 L/min、料液5.5-6.5 L/min、洗液0.2-0.3 L/min、反液0.2-0.3 L/min。
(3) 槽体;温度>18℃。
(4) 萃余液;Sm2O3/REO≤0.02%。
(5) 反萃液;Eu2O3/REO≥8.0%、Nd2O2/REO≤1.0%。
镨钕萃取
将钕钐分组送出来的镧、铈、镨、钕进行分离萃取,将元素镨钕分离出来作为一种镨钕产品,镧铈溶液作为萃余液成为另一种产品。
整个钕钐萃取槽分为五个阶段:
1-3级为皂化段。
4-7级为稀皂段
8-40级为萃取段
41-90级为洗涤段
91-98级为反萃段
99-100级为水洗
4. 主要原料。
(1) 少铕氯化稀土溶液;REO=260 g/L、Sm2O3/REO≤0.02%。
(2) P507煤油溶液;P507=1.4-1.5mol。
(3) 皂化液;NaOH=3.0±0.05N。
(4) 洗酸;HCl=6.0±0.05N或镨钕液REO=250 g/L。
(5)反酸;HCl=6.0±0.05N。
5. 工艺条件。
(1) 级数;皂化︰稀皂︰萃取︰洗涤︰反萃︰洗水=3︰4︰33︰50︰8︰2。
(2)流量;有机35L/min、皂化液5.6-6.1L/min、料液6.0L/min、 洗液2.1-2.5 L/min、反液0.9-1.3(3.6-3.8)L/min。
(3) 槽体;温度>18℃。
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利用有机溶剂从与其不相混溶的水溶液中把被萃取物提取分离出来的方法称之为有机溶剂液-液液萃取法,简称溶剂萃取法,它是一种把物质从一个液相转移到另一个液相的传质过程。 ��溶剂萃取法在石油化工、有机化学、药物化学和分析化学方面应用较早。但近四十年来,由于原子能科学技术的发展,超纯物质及稀有元素生产的需要,溶剂萃取法在核燃料工业、稀有冶金等工业方面,得到了很大的发展。我国在萃取理论的研究、新型萃取剂的合成与应用和稀土元素分离的萃取工艺流程等方面,均达到了很高的水平。 ��溶剂萃取法其萃取过程与分级沉淀、分级结晶、离子交换等分离方法相比,具有分离效果好、生产能力大、便于快速连续生产、易于实现自动控制等一系列优点,因而逐渐变成分离大量稀土的主要方法。 ��溶剂萃取法的分离设备有混合澄清槽、离心萃取器等,提纯稀土所用的萃取剂有:以酸性磷酸酯为代表的阳离子萃取剂如P204、P507,以胺为代表的阴离子交换液N1923和以TBP、P350等中性磷酸酯为代表的溶剂萃取剂三种。这些萃取剂的粘度与比重都很高,与水不易分离。通常用煤油等溶剂将其稀释再用。 ��萃取工艺过程一般可分为三个主要阶段:萃取、洗涤、反萃取。 3.稀土金属的制备 �
稀土金属的提取
根据矿石类型而定:
从氟碳铈镧矿中提取稀土 将含 7~10%稀土氧化物原矿,经热泡沫浮选,得到含60%稀土氧化物的精矿。再用10%盐酸浸出(见浸取),除去精矿中的方解石等碳酸盐矿物,使精矿中稀土氧化物品位上升至70%。最后再焙烧浸出的精矿以除去氟碳铈镧矿中的二氧化碳,得到含85%稀土氧化物产品。此法称为选冶联合流程。
盐酸-氢氧化钠法是处理氟碳铈镧矿提取混合稀土的方法之一。将含70%稀土氧化物的精矿,先用过量浓盐酸分解精矿中的稀土碳酸盐,使其生成可溶性氯化稀土(RCl3)。R2(CO3)3·RF3+9HCl→RF3↓+2RCl3+3HCl+3H2O+3CO2↑,经固体和液体分离后,残渣中的氟化稀土(RF3)用碱溶液转化成混合稀土氢氧化物RF3+3NaOH─→R(OH)3+3NaF,再用分解精矿溶液中的过量盐酸溶解稀土氢氧化物 【R(OH)3】,反应生成的氯化稀土溶液 R(OH)3+3HCl─→RCl3+3H2O,经中和后除去杂质,浓缩结晶为混合稀土氯化物(RCl3·6H2O)。
氯化冶金法处理氟碳铈镧精矿是制取无水混合氯化稀土的重要方法。将含70%稀土氧化物精矿与碳粉、粘合剂混匀制成团块,在竖式炉中1000~1200℃高温下通入氯气,精矿中的稀土和杂质绝大部分被氯化。低沸点的杂质元素氯化物以气体形态排出;而高沸点的稀土、钙、钡等碱土金属氯化物成为熔体流入熔盐接收器,出炉冷却后得无水氯化稀土,用以制取混合稀土金属,并从混合稀土电解渣中回收钐和铕。
从独居石中提取稀土 根据它的伴生矿物的不同性质,采用磁选、电选、重选或浮选方法使它与伴生的有价矿物锆英石、钛铁石、金红石分开。精选所得的独居石精矿中氧化稀土、氧化钍(RxOy+ThO2)含量为55~68%。独居石的处理方法是将磨好的精矿粉在常压或加压下用NaOH溶液分解,稀土、钍生成难溶性的氢氧化物,
RPO4+3NaOH─→R(OH)3+Na3PO4 和
Th3(PO4)4+12NaOH─→3Th(OH)4+4Na3PO4
,稀土用盐酸溶解并控制酸度后进入溶液,
R(OH)3+3HCl─→RCl3+3H2O
与钍及其他杂质分离,稀土溶液浓缩结晶得氯化稀土,独居石矿还可采用硫酸法处理。
从氟碳铈镧矿-独居石混合型稀土精矿提取稀土 可采用酸法、碱法、氯化法。硫酸强化焙烧-溶剂萃取法是将含约60%稀土氧化物的混合型精矿在回转窑内用浓硫酸进行高温分解,使精矿中的铁、磷、钍、钙、钡等转化为难溶性物质,焙烧后的固体料经水浸除去杂质,得到纯净的稀土硫酸盐溶液,再经有机溶剂萃取和盐酸反萃,最后得到混合氯化稀土溶液。浓缩结晶,可得混合氯化稀土;或直接进行分组分离,制取单一稀土化合物。
稀土生产工艺流程
稀土生产工艺流程:
一、酸溶车间:
就是把外面进来的料液(碳酸稀土混合物)放进酸里边溶解,现在一边是设备里操作了,运行比较简单,以前人工处理调配时候很难的。
二、分离车间:
“重型稀土萃取车间、轻型稀土萃取车间、氯化钇车间”主要是进行分离(根据在几种酸的不同溶解度),把前面的碳酸稀土分离成单个元素的硝酸、氯化物、碳酸物。这几种也可以进行销售。
三、碳成车间:把氯化硝酸化物中加入碳铵,行程碳酸稀土。这个碳酸稀土也可以进行销售,不过量比较小。
四、隧道窑、滚窑:
这两套设备主要对碳酸稀土进行烧结成稀土氧化物。生产出来的稀土氧化物也可以直接进行销售。
五、仓库制水车间:俗称锅炉房,这个应该出的是软水,也就是蒸馏水,在具体生产中用到此水,因为这里边没有杂七杂八的物质。
六、这些生产出来的氯化稀土料液碳酸稀土料液,氧化物,纯元素,都算是稀土的初、粗加工。
七、酸溶-萃取分离-碳沉-烧结,这个是后端工艺流程,前段有:稀土精矿-烘干焙烧-水浸中和板框压滤-澄清-碳铵沉淀-碳酸稀土。
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