全萃取分離方法生產激光級氧化銪

1、全萃取分離方法生產激光級氧化銪全萃取分離方法生產激光級氧化銪韓旗英1，周勇1，張魁芳2，劉志強2，凌誠1，韓新福1，鐘德強1（1.廣東富遠稀土新材料股份有限公司，廣東平遠514600；2.廣東省稀有金屬研究所，廣州510650）摘要：摘要：介紹了釤銪釓富集物為原料，用P507全萃取分離方法分離生產激光級氧化銪的生產方法和工藝流程，并與傳統還原—萃取分離法進行比較，明確了全萃取分離方法的優(yōu)越性，指明了高純氧化銪生產的發(fā)展方向。研究表明，全

2、萃取分離方法可取消鋅粉還原工序，克服鋅粉帶來的渣量大、重金屬廢液污染嚴重、氫氣安全隱患大等弊端，同時具有可連續(xù)生產，操作控制方便、成本低等優(yōu)點，每噸氧化銪生產成本可降低近5萬元。關鍵詞：關鍵詞：氧化銪；全萃取分離法；激光級中圖分類號：中圖分類號：TF845；TF803.23文獻標志碼：文獻標志碼：A文章編號：文章編號：10077545（2018）11000000ProductionofLaserGradeEuropiumOxidebyD

3、irectExtractionSeparationHANQiying1ZHOUYong1ZHANGKufang2LIUZhiqiang2LINGCheng1HANXinfu1ZHONGDeqiang1(1.GuangdongFuyuanRareEarthNewMaterialCo.Ltd.Pingyuan514600GuangdongChina2.GuangdongProvinceResearchInstituteofRareMetal

4、sGuangzhou510650China)Abstract：ProductionmethodprocessoflasergradeeuropiumoxidebyP507completeextractionseparationmethodwithsamariumeuropiumgadoliniumenrichmentasrawmaterialsweredescribedcomparedwithtraditionalzincpowderr

5、eductionextractionseparationmethod.Theadvantagesofdirectextractionseparationdevelopmentdirectionofhighpurityeuropiumoxideproductionwereputfward.Theresultsshowthatdirectextractionseparationmethodcaneliminatezincpowderredu

6、ctionprocesswhichhasthedisadvantagesoflargeslagquantityseriousheavymetalwasteliquidpollutionlargepotentialsafetyhazardsofhydrogen.Atthesametimeithasmanyadvantagesincludingcontinuousproductionconvenientoperationcontrollow

7、productioncost.Productioncostofpertonofeuropiumoxidecanbereducedbynearly50000YuanRMBbydirectextractionseparationmethod.Keywds：europiumoxidedirectextractionseparationmethodlasergrade稀土銪以其獨特的化學性質被廣泛應用于稀土發(fā)光材料、熒光材料以及原子反應堆的控制

8、材料、屏蔽材料和結構材料等高端技術領域。隨著面向高、精、尖高端技術的不斷發(fā)展，氧化銪需求量明顯提高。與此同時，對氧化銪純度也提出了更高的要求。為此，優(yōu)化和設計高純氧化銪（Eu2O3TREO＞99.99%）分離提純工藝具有重要的戰(zhàn)略意義，也是氧化銪生產的必然趨勢。1試驗部分試驗部分1.1主要原輔材料和設備主要原輔材料和設備釤銪釓富集物：試驗所用的釤銪釓富集物為本公司用我國南方離子型稀土礦經過萃取分組得到的釤銪釓富集物的氯化物溶液，料液組分

9、（%）：Nd2O3＜0.01、Sm2O345.37、Eu2O35.28、Gd2O349.34、Tb4O7＜0.01、Dy2O3＜0.01、Y2O3＜0.01。其他試劑有：工業(yè)級P507、民用磺化煤油、工業(yè)級鹽酸和液堿。主要試驗設備有逆流混合澄清萃取槽、液體穩(wěn)壓箱、轉盤加料機、流量測量斗、高低位貯槽等，均為用硬聚氯乙烯材料自制的非標設備。1.2分析方法分析方法稀土原料組分及稀土雜質含量采用ICP光譜分析測定；稀土總量采用EDTA絡合滴定法

10、測定；酸堿濃度采用滴定法測定。1.3試驗方案試驗方案經全萃取分離工序，將釤銪釓富集物的氯化稀土料液分離為稀土純度分別為99.95%、99.99%、99.999%的氧化釤、氧化釓和氧化銪的氯化稀土料液，氧化銪為激光級標準，銪的萃取回收率大于99.5%。收稿日期收稿日期：20180628基金項目基金項目：廣東省科技計劃項目（2016B090931003，2017A070701022，2017B090907026，2017B030314081

11、）；廣東省科學院院屬骨干科研機構創(chuàng)新能力建設專項項目（2017GDX0110，2018GDX0110）作者簡介作者簡介：韓旗英(1967)，男，廣東平遠人，教授級高級工程師.doi：10.3969j.issn.10077545.2018.11.0132.1.2全萃取分離方法生產激光級氧化銪工藝全萃取分離方法生產激光級氧化銪工藝為實現氧化銪的清潔分離生產，克服傳統分離工藝弊端，本文提出了取消鋅粉還原工序的全萃取分離方法。由于Eu3Sm3、

12、Gd3Eu3的分離系數分別為2.0、1.5，若采用傳統的萃取分離方法分離得到Eu2O3TREO＞99.999%（Sm2O3＜2106，Gd2O3＜2106）的氧化銪，則EuSm萃取分離槽級數需達到150多級，GdEu萃取分離槽級數需達到250多級，2套萃取分離槽混合室體積也需較大，造成銪的存槽量很大。經測算：年產10t氧化銪的生產線，其氧化銪存槽量約為4t，極大地增加了生產周期及成本，這對于在稀土礦物中含量甚微的元素分離是不現實的。因此

13、，有必要研究開發(fā)充槽物料更省、生產成本更低、清潔環(huán)保的銪萃取分離的方法[11]。為簡化萃取過程，減少工序環(huán)節(jié)，方便工藝管理控制，經過大量的理論研究和實踐驗證[712]，我們設計開發(fā)了如圖2所示的全萃取分離方法生產激光級氧化銪工藝，工藝實現了將多個獨立的分離模塊的有機串聯，形成組合聯動。在SmEuGd分離槽中，采用三出口工藝將SmEuGd溶液分離得到Sm和Gd，以及Eu含量45%~65%的富Eu，富Eu從萃取段的第三出口I級引出；在Sm(

14、Eu)Gd分離槽中，將富Eu模糊分離為SmEu和EuGd；在SmEu分離槽中，將SmEu分離得到Eu含量1%~3%的富Sm和Eu，富Sm流入SmEuGd分離槽萃取段的n1級中；在EuGd分離槽中，采用有機相進料方式，將EuGd分離得到Eu、Eu含量1%~3%的富Gd，富Gd以有機進料方式流入SmEuGd分離槽洗滌段的n2級中。Sm(Eu)GdGdSmEuGdSmEuEuGd堿皂段稀土皂段有機相堿液Sm堿皂廢水稀土皂廢水富SmEu反萃段V

15、洗反富Gd表示分流裝置有機相Sm富EuSmEuGdn1In2n圖2全萃取分離方法工藝流程圖全萃取分離方法工藝流程圖Fig.2Flowtofcompleteextractionseparationmethod從圖2可以看出，改進的全萃取分離工藝充分使用模糊分離技術，在Sm(Eu)Gd分離中，按Gd與Sm分離為原則將富Eu分離為SmEu和EuGd，GdSm分離系數比EuSm、GdEu的分離系數大，根據串級優(yōu)化萃取工藝設計理論計算，這樣分離的

16、萃取量和洗滌量會小很多，減小了萃取槽體積，降低了萃取槽的充槽一次性投資和化工材料單耗，節(jié)省生產成本；在SmEu分離中，水相出口為Eu含量1%~3%的富Sm溶液，Sm以富Sm形式引回SmEuGd分離中，則水相出口純化倍數變小，在EuGd分離中，有機相出口為Eu含量1%~3%的富Gd有機溶液，Gd以富Gd形式引回SmEuGd分離中，則有機相出口純化倍數變小，理論上Sm、Gd分離純度每降低1個數量級可減少分離級數約50級，大大減少了萃取槽級數

17、，縮短了工藝流程。全萃取分離方法生產激光級氧化銪工藝采用了有機相萃取槽連續(xù)堿皂化技術和萃取槽連續(xù)稀土皂化技術等技術、三出口技術、模糊分離技術、分離模塊組合聯動技術、置換萃取技術、有機進料技術、稀土洗滌技術、洗反酸共進技術、萃取量和洗滌量復用技術和分流技術共10種手段進行優(yōu)化[18]，充分利用了萃取量和洗滌量，從而達到減小充槽投資，降低酸堿消耗，節(jié)約生產成本，提高產品質量的目的，也減小了萃取分離生產廢水的排放量，并降低了廢水中的酸度和鹽分

18、，實現銪萃取分離充槽物料更省、生產成本更低、清潔環(huán)保，工藝流程先進合理。全萃取分離工藝得到的氧化銪料液的質量列于表1，將其與激光級氧化銪氯化物料液質量要求對比可知，采用全萃取分離工藝得到的氧化銪料液的質量完全滿足生產激光級氧化銪的要求，整個萃取分離工藝的銪收率大于99.5%。表1全萃取分離法得到的氧化銪料液成分全萃取分離法得到的氧化銪料液成分Table1Compositionofeuropiumoxidefeedliquidbycomp