[发明专利]一种采用离心萃取设备从磷酸中富集微量稀土的工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用离心萃取设备从磷酸中提取富集微量稀土 的工艺，属于湿法磷酸及稀土冶炼技术领域。

背景技术

磷酸是基本的工业原料，用途广泛。全世界每年磷酸产量约为 4000万吨，磷酸生产方式分为湿法和热法两类；湿法中，根据分解 酸不同又可分为硝酸法、盐酸法、硫酸法，其中硫酸法由于特别适应 于处理低品位磷矿，在中国的应用最为广泛，基本构成了我国磷化工 生产的主要工艺。磷矿中普遍含有高价值的稀土元素，在硫酸湿法磷 酸生产过程中，25％-90％左右的稀土将进入粗磷酸中。因此，在磷 酸精制过程中经济、合理地回收其中的稀土元素具有重要意义。

溶剂萃取作为一种分离和纯化方法在冶金、核化学、石油化学、 食品、制药和环境废物处理等领域已得到广泛应用；溶剂萃取工艺连 续化程度高、稀土收率高，是从磷酸中提取稀土的方向。由于湿法磷 酸生产过程中，粗磷酸中含有较高含量的硫酸钙等杂质，容易结晶析 出，造成萃取槽、管道等设备的结垢堵塞问题；磷酸中稀土含量低、 Fe³⁺等杂质含量高，造成稀土的富集浓度低，有机用量大等问题。为 此，本专利利用离心萃取设备具有料液停留时间短的优势，有效解决 萃取过程中硫酸钙结晶问题；利用离心萃取设备较大的流比操作范 围，有效的减少有机用量，提高稀土富集浓度等；利用离心萃取设备 可有效控制两相混合接触时间，利用“非平衡萃取”，即传质速度快 的稀土基本上达到传质过程的热力学平衡状态，而按其自身的分配比 萃入有机相，传质速度慢的铁则远离传质过程的热力学平衡状态，基 本上不被萃取，仍留在水相，从而实现了稀土和铁等杂质的有效分离， 减少了后续除杂工序。

发明内容

本发明为了实现从湿法磷酸中提取富集微量稀土元素，发明了一 种采用离心萃取设备从磷酸中提取富集微量稀土的工艺，该工艺有利 于避免三相物的生成，有机投入小，只有槽式萃取设备的1/30～1/10。

为达到上述的发明目的，本发明采用以下技术方案：这种采用离 心萃取设备从磷酸中提取富集微量稀土的工艺包括以下步骤：

(1)在离心萃取器中(市场有售，可选用浆式离心萃取器，如美国 SRL型或ANL型、法国的BXP型、德国的WAK型和中国的XS型， 环隙式离心萃取器，如中国的HL型和XS型(环)等型号)，采用有 机萃取剂对磷酸中微量稀土进行萃取，利用“非平衡萃取”实现稀土 和铁等杂质的分离，得到负载稀土的有机相和萃余磷酸。

(2)在离心萃取器中，对负载稀土有机相用酸或水进行洗涤、高相 比反萃后得到较高浓度稀土反萃液和空白有机相，空白有机循环使 用。

步骤(1)中的磷酸中磷含量以P₂O₅重量百分比计为1％～30％， 稀土含量以REO计为0.01～50g/L；有机萃取所用的有机相由萃取剂 和稀释剂组成，萃取剂为酸性萃取剂中的至少一种，酸性萃取剂包括 P₂₀₄、P₅₀₇、P₂₁₅、P₄₀₆、P₂₂₉、DOPPA、DNPPA、DDPA，所述稀释剂 为正己烷、正庚烷、辛烷、壬烷、癸烷、煤油、磺化煤油、溶剂油中 的至少一种，萃取剂与稀释剂体积比为1∶20～2∶1。

步骤(1)中离心萃取器萃取过程中，控制磷酸料液与有机相的 混合接触时间为2秒～30秒，优选3～8秒，传质速度快的稀土基本 上达到传质过程的热力学平衡状态，而按其自身的分配比萃入有机 相，传质速度慢的铁则远离传质过程的热力学平衡状态，基本上不被 萃取(铁萃取率小于5％)，仍留在水相，实现了稀土和铁的分离。

步骤(2)中在离心萃取器洗涤过程中，洗酸与有机的接触时间 为5～100秒，洗酸为硫酸、盐酸或硝酸中的一种，酸度为0.05～2 mol/L；所用反萃酸为盐酸、硫酸或硝酸，酸度为2～10mol/L，优选 为4～6mol/L，负载有机相与反萃酸的流比为5∶1～60∶1，得到稀 土反萃液。

萃取过程中采用逆流方式萃取和反萃，萃取和反萃时有机相与 水相的流比分别为1∶50～50∶1，萃取和反萃所用级数分别为2～10 级。

从粗磷酸开始计，稀土的回收率达到95％以上，反萃液稀土浓 度富集到20～280g/L。

本工艺采用离心萃取方式富集稀土的优势在于：