P507-N235体系稀土无皂化萃取分离关键技术研究

目前，我国的稀土企业基本采用溶剂萃取法分离稀土，工艺已较为成熟。但现有的萃取体系也有明显的缺点，其生产过程因氨皂化带来的氨氮问题长期以来困扰着稀土企业，也制约着稀土行业的发展的。近年来，科研人员开发了多种无皂化技术，取得了一定成果。本课题利用N235对盐酸有较强的萃取能力这一特性，设计了一类无皂化萃取体系，即P507—N235双溶剂体系。该体系首次采用P507与N235的混合溶剂作为有机相，无需皂化直接萃取稀土。本文主要探讨P507—N235双溶剂萃取体系无皂化萃取分离稀土并实现循环的可行性问题。主要内容为研究P507—N235双溶剂体系萃取稀土的效果及该体系下稀土分离系数变化情况；同时考察了P507—N235双溶剂萃取体系稀土的反萃效果及有机相的再生循环问题。实验取得了良好的效果：实验结果表明，P507—N235体系萃取稀土的效果较好，体系最佳配比为P507:N235:煤油=30:25:45。P507—N235体系继承了P507体系的特点，对稀土元素的萃取能力随原子序数增加而递增。通过控制工艺条件，可使P507—N235体系萃取稀土的效果基本接近或达到P507皂化的效果。P507—N235体系下La/Ce的分离系数优于同条件下其在P507体系下的分离系数，且随N235浓度的增加逐渐增大，随相比的提高而增加。经测得，P507—N235体系下相邻稀土元素间的分离系数普遍优于现有P507体系的分离系数。P507—N235体系稀土较容易反萃。逆流串级模拟实验表明，最佳反萃条件为：盐酸浓度约为5mol/L，相比O/A＝10:2，经5级稀土的反萃率可达98%，此时出口稀土浓度高，且酸度较低，复合有机相中残留的酸度约为0.8mol/L。实验表明，要实现复合有机相的循环使用，应控制有机相残留酸度小于0.1mol/L。实验发现，水洗法脱除复合有机相中的残留酸较为困难。当有机相残留酸度洗至较低时，复合型萃取剂的循环使用效果较好，分离系数稳定。经红外光谱分析，P507与N235混合会发生化学反应，但反应完后，萃取剂的结构稳定。P507—N235体系无需皂化，缩短了工艺，同时该体系还兼具萃取效果较好、分离系数高、反萃效果好等优点，且其复合有机相结构稳定，可实现循环。实验证明该工艺是可行的。由于该萃取体系不需要皂化，可大大降低稀土企业氨氮的产生，同时节约了成本，是一项绿色萃取工艺。