专利名称：溶剂萃取法制备高纯铈化合物的制作方法
技术领域：
本发明属于一种湿法冶金分离稀土元素工艺，用溶剂萃取法制备高纯铈化合物。
目前，十六个稀土元素中，铈的含量最高，用量也最大。由于稀土元素的性质极相似而难以分离，而铈为一变价元素，即Ce+3-Ce+4，而三价铈离子(Ce+3)易氧化成四价(Ce+4)，(Ce+4)性质与其它三价稀土离子性质差异较大，相互之间易分离。生产上往往采用该性质来达到铈与其它稀土分离的目的。铈氧化的方法较多，如氧化剂氧化，空气氧化等。利用四价铈与三价稀土的分离，采用水解沉淀、分级结晶、溶剂萃取等分离方法。用磷酸三丁酯(TBD)在硝酸介质中萃取分离Ce+4早有报导，但该体系需要在高酸下(8NHNO3介质中进行)操作环境差，成本高。
本发明的目的是采用溶剂萃取分离法，是利用不同铈含量(CeO2)混合稀土为原料。将Ce+3氧化成Ce+4，再将原料制备成稀土硫酸盐溶液，用二(2-乙基己基)磷酸(P2O4)-煤油为萃取有机相，进行高效萃取分离，制出纯度≥99.99%铈化合物，直收率≥85%，同时得到副产品为含CeO2≤5%的富镧(La)混合稀土。
本发明的溶剂萃取法制备高铈化合物是这样实现的。以(0.5-1.5)MP2O4-煤油为萃取有机相，以(5-100g/LREO的硫酸稀土为原料液，以(0.2-5.0)NH2SO4为洗液，以(0.3-6.0)NHCL+H2O2(H2O2与有机相的体积比0.5-2.0%)为反萃液，经(1-12)级萃取，(2-30)级洗涤，(3-50%)级反萃的多级分馏萃取。原料液中含CeO2(10-99%)包括铈在内的十六个稀土元素。从混合澄清槽的第一级加入萃取有机相，从第(1-12)级加入硫酸(H2SO4)稀土原料液，从第(2-44)级加入(0.2-5.0)NH2SO4)洗液，第(3-50)级加入(0.3-6.0)NHCL+H2O2(H2O2与有机相的体积比为0.5-2.0%)的反萃液。第(3-50)级的出口液为CeO2≥99.99%的纯铈化合物，第一级出口之萃余水相为含CeO2≤5%的富镧(La)混合稀土。
本发明所用原料液为混合稀土硫酸盐溶液，其中REO为5-100g/L，游离酸为0.5-4.5N，Ce+4/∑Ce＞98%。以P2O4为萃取剂，具有处理量大，收率高，纯度高，连续易于操作等优点。
本发明的溶剂萃取制备高纯铈化合物的生产工艺流程〔1〕萃取有机相用煤油将二(2-乙基己基)磷酸(P2O4)稀释到0.5-1.5M(普通煤油用浓H2SO4洗，再用纯水洗至中性)。
〔2〕混合稀土硫酸盐溶液混合稀土包括原子序数从57-71(除61号)元素和钇(其中CeO2含量为10-99%)，溶液中REO为5-100g/L，游离酸为(0.5-4.5)NH2SO4Ce+4/∑Ce＞98%。
〔3〕洗液(0.2-5.0)NH2SO4。
〔4〕反萃液(0.3-6.0)NHCL+H2O4，H2O4与有机相的体积比为0.5-2.0%。
〔5〕流比根据以上第〔1〕、〔2〕、〔3〕按体积比应为原料液浓度CeO2含量和原料液的酸度不同而异，经过(1-50)级多级分馏萃取，在第(3-45)级出口的反萃液为CeO2含量≥99.99%的纯铈化合物，第一级出口的萃余水相为CeO2含量≤5%的富镧(La)混合稀土。
本发明的溶剂萃取法剂制备高纯铈化合物的最佳实施例1.混合稀土硫酸盐原料液的制备〔1〕混合稀土氢氧化物(单一稀土配分见表1)，放入瓷盘，置于烘箱内110-120℃氧化24小时，即铈氧化率＞98%。
2.将以上〔1〕得到的混合稀土氢氧化物加入至3-5NH2SO4内，边加边搅拌，同时加热，加完原料液在85-90℃下搅拌30-50分钟，停止加热与搅拌(需加酸量为溶解氢氧化物及原料液要求游离酸之和)原料液中的REO为52g/l，〔H+〕为1.92N。
〔1〕萃取有机相用煤油将二(2-乙基己基)磷酸(P2O4)稀释至1.0M。
〔2〕洗液1.75NH2SO4。
〔3〕反萃液1 NHCL+H2O2(H2O2/有机相＝1%的体积比)。
〔4〕由以上〔1〕+〔2〕+〔3〕组成的萃取体系在100mL的分液漏斗中进行萃取分离，振荡5分钟，静置分层。
〔5〕级数萃取四级，洗涤八级共十二级。第一级加有机相，第四级加原料液，第十二级加洗液，流比∶有机相∶原料液∶洗液＝45∶30∶15(mL)。
〔6〕由以上〔4〕的萃取体系，达到平衡后，出口的有机相由以上〔3〕的反萃液反萃(每次15mL)反萃1-5次，其反液经草酸沉淀灼烧，光普分析结果如下(%
〔7〕有机相再生循环使用以去离子水洗至PH4-5即可反复使用。
权利要求
1.一种溶剂萃取法制备高纯铈化合物，由二(2-乙基己基)磷酸(P2O4)为萃取剂，其特征在于以(0.5～1.5)MP204-煤油为萃取有机相，以(5～100g/lREO)的硫酸稀土为原料液，以(0.2～5.0)NH2SO4)为洗液，以(0.3～6.0)NHCL+H2O2(H2O2与有机相的体积比为0.5～2%)为反萃液，经(1-12)级萃取，(2-30)级洗涤，(3-50)级反萃的多级分馏萃取。
2.根据权利要求1所述的溶剂萃取法制备高纯铈化合物，其特征在于原料液中含CeO2(10-99%)包括铈在内的十六个稀土元素。
3.根据权利要求1所述的溶剂萃取法制备高纯铈化合物，其特征在于从第一级加入萃取有机相，从第(1-12)级加入硫酸稀土原料液，从第(2-44)级加入(0.2-5.0)NH2SO4洗液，第(3-50)级加入(0.3-6.0)NHCL+H2O2(H2O2与有机相的体积比为0.5-2.0%)反萃液。
4.根据权利要求1、3所述的溶剂萃取法制备高纯铈化合物，其特征在于第(3-50)级的出口液为含CeO2≥99.99%的纯铈化合物。从第1级出口之萃余水相为含CeO2≤5%的富镧(La)混合稀土。
全文摘要
本发明属于一种湿法冶金分离稀土元素工艺，用溶剂萃取法制备高纯铈化合物。是以混合稀土化合物为原料，将铈(Ce)氧化成四价，在硫酸(H
文档编号C01F17/00GK1055394SQ9011039
公开日1991年10月16日 申请日期1990年12月31日 优先权日1990年12月31日
发明者张 浩 申请人:冶金工业部包头稀土研究院