工业级钆原料P507萃取制备5N钆的方法

摘要

本发明工业级钆原料P507萃取制备5N钆的方法，以P507为萃取剂、相对纯度为99%～99.9%的氯化钆为料液，包括7个步骤，其中3个分离步骤和4个辅助步骤；3个分离步骤分别为SmEuGd/GdTbDy分离工段、SmEu/Gd分离工段、Gd/TbDy分离工段，4个辅助步骤分别为浓缩工段、萃酸工段、反萃工段和稀土皂化工段。SmEu/Gd分离与Gd/TbDy分离串联。最终获得5N钆产品、富钐铕产品和富铽镝产品，其中钆产品相对纯度达到99.9990%～99.9994%，产率达到90.44%～93.07%。与现有制备5N高纯钆产品的方法相比较，本发明具有钆产品纯度高、钆产品产率高、生产规模大、化工试剂消耗少、工艺稳定、操作简便、生产成本低、便于工业化生产等优点。

主权项

工业级钆原料P507萃取制备5N钆的方法，其特征在于：所述方法以P507为萃取剂、相对纯度99%～99.9%的氯化钆为料液，包括7个步骤，其中3个分离步骤和4个辅助步骤；3个分离步骤分别为SmEuGd/GdTbDy分离工段、SmEu/Gd分离和Gd/TbDy分离，4个辅助步骤分别为浓缩、萃酸、反萃和稀土皂化工段；SmEu/Gd分离工段与Gd/TbDy分离工段串联；步骤具体如下：1）SmEuGd/GdTbDy分离工段来自第七步的稀土皂化P507有机相从SmEuGd/GdTbDy满载分馏萃取体系第一级进入，相对纯度99%～99.9%的氯化钆料液从SmEuGd/GdTbDy满载分馏萃取体系进料级进入，来自第三步萃酸工段的萃余水相氯化钆铽镝溶液作为洗涤剂从最后一级进入SmEuGd/GdTbDy满载分馏萃取体系；从SmEuGd/GdTbDy满载分馏萃取体系第一级萃余水相获得SmEuGd料液，以稀土摩尔数计，其中98.7689%～99.0803%用于第七步稀土皂化工段，其余1.2311%～0.9197%用作第四步SmEu/Gd分离的料液；从SmEuGd/GdTbDy满载分馏萃取体系的最后一级获得负载GdTbDy有机相，以稀土摩尔数计，其中83.9641%～86.4580%直接进入第二步的浓缩工段，其余16.0359%～13.5420%用作第五步Gd/TbDy分离工段的原料；所述的氯化钆料液的稀土浓度为0.8 mol/L～1.2 mol/L，其中钆的摩尔浓度与稀土摩尔浓度之比为0.99～0.999，pH值范围为3～5；2）浓缩工段负载GdTbDy有机相的浓缩采用浓度为3 mol/L～4 mol/L盐酸，逆流反萃负载GdTbDy有机相中的稀土GdTbDy；控制盐酸的摩尔数与负载GdTbDy有机相中的稀土摩尔数之比为4.5︰1～4.8︰1；从浓缩工段的反萃余水相获得的含酸氯化钆铽镝溶液，全部转入第三步萃酸工段；3）萃酸工段萃酸有机相为N235和磷酸三丁酯的磺化煤油溶液，其中N235的浓度为0.6 mol/L，磷酸三丁酯的浓度为0.4 mol/L；控制萃酸有机相中N235的摩尔数与含酸氯化钆铽镝溶液中的残余盐酸摩尔数之比为2︰1，6级逆流萃取除去含酸氯化钆铽镝溶液中的残余盐酸；萃酸工段出口有机相为负载盐酸N235有机相；萃酸工段出口萃余水相氯化钆铽镝溶液全部用作第一步SmEuGd/GdTbDy分离工段的洗涤剂；4）SmEu/Gd分离工段来自第七步的稀土皂化P507有机相从SmEu/Gd准分馏萃取体系第一级进入，来自第一步的SmEuGd料液从SmEu/Gd准分馏萃取体系进料级进入，来自第五步Gd/TbDy分离工段的第一级萃余水相作为洗涤剂从最后一级进入SmEu/Gd准分馏萃取体系；从SmEu/Gd准分馏萃取体系第一级萃余水相获得分离产品钐铕；从SmEu/Gd准分馏萃取体系的最后一级获得负载Gd有机相，该负载Gd有机相用作第五步Gd/TbDy分离的稀土皂化有机相，全部进入第五步Gd/TbDy分离工段的第一级；5）Gd/TbDy分离工段来自第四步的负载Gd有机相从Gd/TbDy分馏萃取体系第一级进入，来自第一步的负载GdTbDy有机相从Gd/TbDy分馏萃取体系进料级进入，洗涤酸从最后一级进入Gd/TbDy分馏萃取体系；从Gd/TbDy分馏萃取体系第一级萃余水相获得分离产品5N级高纯钆；从Gd/TbDy分馏萃取体系的最后一级获得负载TbDy有机相，该负载TbDy有机相全部进入第六步反萃工段；所述的洗涤酸为1.6 mol/L～1.8 mol/L 盐酸；所述的分离产品5N级高纯钆中钆的摩尔数与稀土摩尔数之比为0.999990～0.999994，相对纯度为99.9990%～99.9994%，产率为90.44%～93.07%；6）反萃工段采用浓度为3 mol/L～4 mol/L盐酸为反萃酸，逆流反萃负载TbDy有机相中的稀土元素；控制反萃盐酸的摩尔数与负载TbDy有机相中的稀土摩尔数之比为4.5︰1～4.8︰1；从反萃工段的反萃余水相获得分离产品铽镝；7）皂化工段控制来自第一步的SmEuGd料液中稀土与P507萃取剂的摩尔比为0.12︰1，氢氧根型强碱性苯乙烯阴离子交换树脂相对氯离子的总交换摩尔数与SmEuGd料液中稀土摩尔数之比为8︰1；在皂化反应器中依次加入P507萃取有机相，来自第一步的SmEuGd料液，相对氯离子的有效交换容量为 4 mol/kg～6 mol/kg 及平均粒径为0.4 mm～0.6 mm 的氢氧根型强碱性苯乙烯阴离子交换树脂；室温下充分搅拌60 min后，静置分层；上层为稀土皂化P507有机相，中层为水相，下层为固态的强碱性苯乙烯阴离子交换树脂相；放出水相和强碱性苯乙烯阴离子交换树脂相，获得稀土皂化P507有机相，其皂化率为36%；所述的P507萃取有机相为P507的磺化煤油溶液，其中P507浓度为0.8 mol/L～1.5 mol/L。