镨的制备方法

背景及概述^[1]

镨是及其重要轻稀土元素，其产品广泛用于精密陶瓷、特种玻璃、稀土永磁材料、储氢材料、合金材料等领域。与工业级镨产品相比，高纯镨产品的应用性能更加优异。

制备^[1]

（1）工业级镨料液

工业级镨料液为氯化稀土水溶液，其稀土浓度为1.0 M，pH值为2.5，料液中铈的摩尔分数为0.005、镨的摩尔分数为0.985、钕的摩尔分数为0.01。

（2）有机相

有机相为2–乙基己基膦酸单2–乙基己基酯（即P507）的煤油溶液，P507浓度为1.0 M。铈镨/镨钕分组分离工艺和铈/镨分离工艺中，P507萃取剂有机相使用时采用常规方法皂化。

（3）铈镨/镨钕分组分离分馏萃取工艺

铈镨/镨钕分组分离工艺采用分馏萃取体系，以P507为萃取剂；工业级镨料液为原料；3 M盐酸为洗涤液。

铈镨/镨钕分组分离分馏萃取工艺的工艺参数：归一化萃取量S=4.05049，归一化洗涤量W=3.60541；萃取段混合萃取比EM=0.87951，洗涤段混合萃取比EM’=1.12345。萃取量︰工业级镨料液进料量︰洗涤量=4.05049︰1︰3.60541（稀土离子摩尔比）。萃取段级数为21级，洗涤段级数为6级。稀土皂化有机相从第1级进入铈镨/镨钕分组分离分馏萃取体系。工业级镨料液从第21级进入分馏萃取体系。洗涤液从第27级进入分馏萃取体系。

出口水相：铈镨/镨钕分组分离分馏萃取体系的第1级出口水相获得中间产品氯化镨铈水溶液。该氯化镨铈溶液中，铈的摩尔分数为0.008990、镨的摩尔分数为0.990997、钕的摩尔分数为0.000013。氯化镨铈水溶液用碱调节pH值至2.5，然后用作铈/镨分组分离工艺的料液。

出口负载有机相：铈镨/镨钕分组分离分馏萃取体系的第27级出口负载有机相中含有镨钕，以4.5 M 盐酸为反萃液，经过6级逆流反萃取，获得中间产品氯化镨钕水溶液。该氯化镨钕溶液中，铈的摩尔分数为0.000026、镨的摩尔分数为0.977522、钕的摩尔分数为0.022452。氯化镨钕溶液用碱调节pH值至2.5，然后用作镨/钕分组分离工艺的料液。

（4）铈/镨分离分馏萃取工艺

铈/镨分离工艺采用分馏萃取体系，以P507为萃取剂；pH值为2.5的氯化镨铈溶液为料液（从铈镨/镨钕分组分离工艺的出口水相获得），该氯化镨铈溶液的稀土组成：铈的摩尔分数为0.008990、镨的摩尔分数为0.990997、钕的摩尔分数为0.000013；以高纯氯化镨溶液为洗涤液（从镨/钕分离工艺的出口水相获得），该高纯氯化镨溶液的稀土组成：铈的摩尔分数为0.000025、镨的摩尔分数为0.999949、钕的摩尔分数为0.000026。

铈/镨分离分馏萃取工艺的工艺参数：归一化萃取量S=2.92917，归一化洗涤量W=1.93905；萃取段混合萃取比EM=0.996639，洗涤段混合萃取比EM’=1.51062。萃取量︰工业级镨料液进料量︰洗涤量=2.92917︰1︰1.93905（稀土离子摩尔比）。萃取段级数为15级，洗涤段级数为15级。稀土皂化有机相从第1级进入铈/镨分离分馏萃取体系。氯化镨铈料液从第15级进入分馏萃取体系。洗涤液从第30级进入分馏萃取体系。

出口水相：铈/镨分离分馏萃取体系的第1级出口水相获得氯化铈镨水溶液。该氯化铈镨溶液中，铈的摩尔分数为0.907558、镨的摩尔分数为0.092442、钕的摩尔分数为小于0.0000001。

出口负载有机相：铈/镨分离分馏萃取体系的第30级出口负载有机相中含有高纯镨。该负载高纯镨有机相中，铈的摩尔分数为0.000025、镨的摩尔分数为0.999954、钕的摩尔分数为0.000021。该负载高纯镨的有机相，全部用作镨/钕分离工艺的皂化有机相，进入镨/钕分离的分馏萃取体系。

（5）镨/钕分离工艺

镨/钕分离工艺采用分馏萃取体系，以P507为萃取剂；pH值为2.5的氯化镨钕溶液为料液（从反萃取铈镨/镨钕分组分离工艺的出口负载有机相获得），该氯化镨钕料液的稀土组成：铈的摩尔分数为0.000026、镨的摩尔分数为0.977522、钕的摩尔分数为0.022452；3 M 盐酸为洗涤液。

镨/钕分离分馏萃取工艺的工艺参数：归一化萃取量S=3.6556，归一化洗涤量W=3.63076；萃取段混合萃取比EM=0.789416，洗涤段混合萃取比EM’=1.00684。萃取量︰氯化镨钕料液进料量︰洗涤量=3.6556︰1︰3.63076（稀土离子摩尔比）。萃取段级数为33级，洗涤段级数为19级。稀土皂化有机相从第1级进入镨/钕分离分馏萃取体系，稀土皂化有机相为负载高纯镨的有机相（即铈/镨分离分馏萃取工艺的出口负载有机相），该负载高纯镨的有机相中的稀土组成：铈的摩尔分数为0.000025、镨的摩尔分数为0.999954、钕的摩尔分数为0.000021。氯化镨钕料液从第33级进入分馏萃取体系。洗涤液从第52级进入分馏萃取体系。

出口水相：镨/钕分离分馏萃取体系的第1级出口水相获得高纯氯化镨水溶液。该氯化镨溶液中，铈的摩尔分数为0.000025、镨的摩尔分数为0.999949、钕的摩尔分数为0.000026。

出口负载有机相：镨/钕分离分馏萃取体系的第52级出口负载有机相中含有镨钕。该负载镨钕有机相中，铈的摩尔分数为小于0.0000001、镨的摩尔分数为0.097666、钕的摩尔分数为0.902334。

（6）分离产品

高纯镨产品：高纯氯化镨水溶液，其铈的摩尔分数为0.000025、镨的摩尔分数为0.999949、钕的摩尔分数为0.000026。

富铈产品：氯化铈镨水溶液，其铈的摩尔分数为0.907558，镨的摩尔分数为0.092442，钕的摩尔分数为小于0.0000001。

富钕产品：负载镨钕有机相，其铈的摩尔分数为小于0.0000001、镨的摩尔分数为0.097666、钕的摩尔分数为0.902334。（该负载镨钕有机相的后续处理可以选择常用盐酸反萃取法，进而获得相应的氯化钕水溶液。）

与现有工艺相比，本工艺方法的碱消耗量（包括皂化用碱和中和用碱）下降12.95%，酸消耗量（包括洗涤用酸和反萃取用酸）下降12.95%。

参考文献

[1] [中国发明,中国发明授权] CN201310492908.4 一种工业级镨原料制备高纯镨的工艺方法