[发明专利]一种制备5N钕的P204萃取分离方法

权利要求书

1.一种制备5N钕的P204萃取分离方法，其特征在于：所述的方法以P204为萃取剂、相对纯度99.5%～99.95%的氯化钕溶液为料液，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PrNd/NdSm分离工段、Pr/Nd分离工段和Nd/Sm分离工段，4个辅助步骤分别为浓缩、萃酸、反萃和稀土皂化工段；Pr/Nd分离与Nd/Sm分离串联；步骤具体如下：

1）PrNd/NdSm分离工段

来自第七步的皂化P204有机相从PrNd/NdSm满载分馏萃取体系第一级进入，氯化钕料液从PrNd/NdSm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钕钐溶液作为洗涤剂从最后一级进入PrNd/NdSm满载分馏萃取体系；从PrNd/NdSm满载分馏萃取体系第一级萃余水相获得PrNd料液，以稀土摩尔数计，其中99.6145%～99.7329%用于第七步稀土皂化工段，其余0.3855%～0.2671%用作第四步Pr/Nd分离的料液；从PrNd/NdSm满载分馏萃取体系的最后一级获得负载NdSm有机相，以稀土摩尔数计，其中85.4738%～90.1361%直接进入第二步的浓缩工段、其余14.5262%～9.8639%用作第五步Nd/Sm分离工段的原料；

所述的氯化钕料液的稀土浓度为0.8 mol/L～1.2 mol/L，其中钕的摩尔浓度与稀土摩尔浓度之比为0.995～0.9995，pH值范围3～5；

2）浓缩工段

第一步所得的负载NdSm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NdSm有机相中的稀土NdSm；控制盐酸的摩尔数与负载NdSm有机相中的稀土摩尔数之比为3.7︰1～3.9︰1；从浓缩工段的反萃余水相获得的含酸氯化钕钐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钕钐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钕钐溶液中的残余盐酸；萃酸工段出口有机相为负载盐酸N235有机相；萃酸工段出口水相为氯化钕钐溶液全部用作第一步PrNd/NdSm分离工段的洗涤剂；

4）Pr/Nd分离工段

来自第七步的皂化P204有机相从Pr/Nd准分馏萃取体系第一级进入，来自第一步的PrNd料液从Pr/Nd准分馏萃取体系进料级进入，来自第五步Nd/Sm分离的第一级萃余水相作为洗涤剂从最后一级进入Pr/Nd准分馏萃取体系；从Pr/Nd准分馏萃取体系第一级萃余水相获得分离产品镨；从Pr/Nd准分馏萃取体系的最后一级获得负载Nd有机相，该负载Nd有机相用作第五步Nd/Sm分离的稀土皂化有机相，全部进入第五步Nd/Sm分离的第一级；

5）Nd/Sm分离工段

来自第四步的负载Nd有机相从Nd/Sm分馏萃取体系第一级进入，来自第一步所得的负载NdSm有机相从Nd/Sm分馏萃取体系进料级进入，洗涤酸从最后一级进入Nd/Sm分馏萃取体系；从Nd/Sm分馏萃取体系第一级萃余水相获得分离产品5N级高纯钕；从Nd/Sm分馏萃取体系的最后一级获得负载Sm有机相，该负载Sm有机相全部进入第六步反萃工段；

所述的洗涤酸为1.5 mol/L～1.7 mol/L 盐酸；

所述的分离产品5N级高纯钕中钕的摩尔数与稀土摩尔数之比为0.999990～0.999995，相对纯度为99.9990%～99.9995%，产率为91.64%～94.40%；

6）反萃工段

负载Sm有机相的反萃取采用浓度为3 mol/L～4 mol/L盐酸为反萃酸，逆流反萃负载Sm有机相中的稀土元素；控制反萃盐酸的摩尔数与负载Sm有机相中的稀土摩尔数之比为3.7︰1～3.9︰1；从反萃工段的反萃余水相获得分离产品钐；

7）稀土皂化工段

控制来自第一步的PrNd料液中稀土与P204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PrNd料液中稀土摩尔数之比为8︰1；在皂化反应器中依次加入P204萃取有机相，来自第一步的PrNd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P204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P204有机相，其皂化率为36%；

所述的P204萃取有机相为P204的磺化煤油溶液，其中P204浓度为1 mol/L～1.5 mol/L。