一种膜过程强化的无皂化稀土萃取分离新技术.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114150167A(43)申请公布日2022.03.08(21)申请号202010937241.4(22)申请日2020.09.08(71)申请人中国科学院过程工程研究所地址100190北京市海淀区中关村北二条1号(72)发明人单玲珑罗双江李福建王均凤张香平张锁江(74)专利代理机构北京品源专利代理有限公司11332代理人胡彬(51)Int.Cl.C22B59/00(2006.01)C22B3/32(2006.01)C22B3/38(2006.01)权利要求书2页说明书3页附图1页(54)发明名称一种膜过程强化的无皂化稀土萃取分离新技术(57)摘要本发明公布了一种膜过程强化的无皂化稀土萃取分离新技术，属于稀土资源利用和膜分离领域。该工艺和方法包括：采用酸性萃取剂对混合稀土料液进行萃取，随后采用纳滤膜或反渗透膜将萃余液中稀土离子和氢离子进行高效分离，稀土离子留存在萃余液中，继续用于后续萃取操作，氢离子则透过膜进入透过液，透过液可回用于后续酸洗和反萃工序，完成酸性萃取剂的再生和循环使用，最终实现萃取工艺和膜分离工艺的多级动态循坏耦合。本工艺可免去传统稀土萃取工艺中的萃取剂皂化工艺，大大缩减了萃取过程中的酸碱用量，降低稀土生产成本并减少废液排放。CN114150167ACN114150167A权利要求书1/2页1.一种膜过程强化的无皂化稀土萃取分离新技术，其特征在于，该技术和方法包括以下步骤：(1)将混合稀土料液利用酸性萃取剂进行萃取，使得部分稀土金属离子被萃取剂捕获进入萃取相，萃取剂上的氢离子进入萃余相；其中，所述混合稀土料液的温度为0-60℃，主要成分为稀土盐，如氯化稀土，硫酸稀土，草酸稀土等，浓度为10-250g/L(折算为稀土氧化物REO)；所述酸性萃取剂种类包括磷酸类，羧酸类，如P507，P204，环烷酸等。(2)将步骤(1)中萃余相溶液通过膜技术进行分离，将萃余相溶液中的稀土离子与氢离子进行分离，氢离子进入透过液。膜分离操作压力范围为0～2.0MPa,进料液温度范围为0～60°；萃余相中酸浓度为0-10mol/L，稀土金属浓度为10-250g/L(折算为稀土氧化物REO)，经膜分离后透过液酸浓度为0-15mol/L，稀土金属浓度为0-100g/L(折算为稀土氧化物REO)。(3)采用步骤(2)中的透过酸液对步骤(1)所得萃取相进行酸洗和反萃，实现酸性萃取剂再生和稀土元素富集，可依据实际需求对透过酸液补加少量酸至所需酸浓度，反萃酸浓度为0-10mol/L。(4)将步骤(3)所得酸性萃取剂再次应用于步骤(1)，实现萃取剂和酸液循环使用。2.按照权利要求1的方法，其特征在于，混合稀土料液是稀土精矿经浸矿和酸溶过滤之后的溶液。3.按照权利要求1的方法，其特征在于，相比传统的皂化萃取技术，即萃取剂先经碱皂化再萃取，此工艺无皂化过程，大大减少萃取过程中酸碱的用量。萃余相和萃取相溶液可对应萃取级数为1-2000级中任一级的溶液。4.按照权利要求1的方法，一种膜过程强化的无皂化稀土萃取分离系统，其特征在于，该系统包括：第一过滤器，设置入口和出口，入口与萃余相出口连通，其中过滤器的过滤精度至少为3微米；第二过滤器，设置入口和出口，入口与第一过滤器出口连通，其中过滤器的过滤精度至少为1微米；缓冲罐，设置有入口和出口，缓冲罐的入口与第二过滤器的出口流体连通；恒温加热器，设置有入口和出口，入口与缓冲罐出口连通；高压泵，压力范围为0～3.0MPa，设置有入口和出口，入口与恒温加热器出口连通；膜组件，入口与高压泵出口连通，出口与下一级萃余相入口连通，透过液出口与收集器连通；压力表，量程为0～3.0MPa；流量计，量程为0～2GPM。所述的稀土萃取分离系统包含1-2000级，每级含有机相和水相，两相先混合，再澄清，然后水相进入上一级，与该级有机相混合澄清，有机相进入下一级，与该级水相混合澄清，重复混合澄清过程，直到水相从第一级流出(中间可能部分引出)，有机相从最后一级流出(中间可能部分引出)。其特征在于有机相含萃取剂，具有萃取分离稀土的能力，包括优选的磷酸类P507、P204，羧酸类萃取剂环烷酸，水相含稀土溶液或者酸溶液。5.按照权利要求1的方法，其特征在于，所述的膜分离技术包括纳滤和反渗透中的一种或两种。膜材料可以为聚酰胺、聚磺酰胺、聚砜、聚醚砜、聚偏氟乙烯、壳聚糖、聚乙烯、聚丙2CN114150167A权利要求书2/2页烯腈或聚碳酸酯等。膜组件形式可以为平板膜、卷式膜或管式膜。6.按照权利要求1的方法，其特征在于，步骤(2)和(4)所得透过酸液可用于浸矿等工序。7.按照权利要求1-6的任一方法进行稀土元素分离。3CN114150167A说明书1/3页一种膜过程强化的无