[发明专利]一种稀土元素全分离的新工艺

说明书

技术领域

本发明属于无机化学领域，尤其涉及一种稀土元素全分离的新工艺。

背景技术

稀土元素及其化合物在现代技术中占有重要的地位，但其单一元素的分离却是一项复杂的过程。“稀土元素”这一称谓源自早期的观点，当时认为这些元素只能从非常稀有的材料中分离得到。然而地质勘察结果表明这些元素在地壳中储量相当丰富，例如铈的储量高于钴，钇的储量高于铅，镥和铥储量与锑、汞、银相当。但是由于它们的物理、化学性质比较接近，稀土元素通常在地壳中聚集出现，这使得它们的分离非常困难。正因为如此，仅仅是分离和鉴定出所有的稀土元素就用了将近70年时间。

稀土元素在现代科技中占有重要地位，但与其它金属相比，稀土元素非常昂贵。稀土氧化物的价格根据其稀少程度和萃取方法的不同，从$20/kg到$7000/kg不等，而稀土金属又比其氧化物大约贵$80/kg。这种状况完全是由于稀土元素难于分离造成的。

传统的稀土分离是基于溶剂萃取和离子交换的过程，这些方法很繁琐，近年来也只有一些很小的改进，没有实质性的改变。在传统工艺中，富含稀土元素的矿石首先要经过浓酸或浓碱溶解，这是最简单的一步，而随后稀土元素进一步的分离则是无机化学中一个巨大的难点。目前有两种方法已经用于商业生产中，一种是以固-液系统为基础，利用分步结晶或沉淀法分离，另一种则以液-液系统为基础，利用离子交换或溶剂萃取的方法达到分离。20世纪60年代以来，液-液萃取成为较流行的工艺路线。在这种方法中，稀土元素首先被分离进入酸性有机相。现代工艺中通常要求有机相含有可互溶的两相，因为高粘性的活性组分(萃取剂)必须得以溶解以保证两相混合均匀。然而，液-液萃取分离的效率通常较低，且需要多次循环。

传统的稀土元素分离方法繁琐、成本高、分离效率低。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种稀土元素全分离的新工艺，能同时分离15种稀土元素，旨在解决传统的稀土元素分离方法繁琐、成本高、分离效率低的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种稀土元素全分离的新工艺，能同时分离15种稀土元素，该稀土元素分离的新工艺包括以下步骤：

原物料进行化学反应后，制浆达到输送要求指标，通过输送管分段进入到三级复合电离反应器，电离反应后的金属离子溶液经过分级混合塔依次进入到电介质预分离单一稀土及电介质提纯单一稀土过程，同时电介质提纯单一稀土过程提出的稀土元素依次进行反应浓缩、结晶、漂洗、预氧化及絮凝过程后再进行气体保护喷雾干燥，得到稀土金属化合物。

干燥过程中产生的水蒸汽冷凝回用制浆，经过三级反应器出来的尾渣再进入到反应器，再进行制浆、电离分级塔分级进入到分解除杂提纯过程把有用元素再提纯，剩下的非金属废渣依次经过反应器，分级塔可得到非金属成品及废渣。

本发明实施例的另一目的在于提供各级反应器工作前均加入药和水进行制浆过程；

本发明实施例的另一目的在于提供热回收将为反应浓缩、结晶、漂洗过程提供热能；

本发明实施例的另一目的在于提供在气体保护喷雾干燥过程中产生的蒸汽经过冷凝-热水-冷凝过程加入药剂中。

本发明实施例的另一目的在于提供单一稀土为La₂O₃、Ce₂O₃、Pr₆O₁₁、Nd₂O₃、Sm₂O₃、Eu₂O₃、Gd₂O₃、Tb₄O₇、Dy₂O₃、Ho₂O₃Er₂O₃、Tm₂O3_、Yb₂O₃、Lu₂O₃、Y₂O₃。

本发明实施例的另一目的在于提供单一稀土元素为Ti、V、Cr、Fe Co、Ni、Cu、Se、Zr、W、Bi。