环烷酸萃取体系分离稀土和铝的研究

摘要

我国是稀土资源大国,稀土产量和储量位居世界第一,稀土矿物经分解-浸出后得到的稀土溶液主要采用P507溶剂萃取方法分离和提纯稀土产品。但是在稀土萃取过程中,料液中的杂质对其产生乳化现象,每年由于萃取剂乳化,造成的各项综合损失达几千万元,而铝离子是造成萃取剂乳化的重要因素。
　　 针对目前尚无有效分离稀土和铝并且可以避免萃取剂乳化的工艺,本论文采用环烷酸和自合成的氯代环烷酸萃取剂分离稀土和铝,研究萃取分离稀土和铝的工艺条件,其目的是实现铝与稀土的有效分离,解决由于铝引起的萃取剂乳化问题。
　　 实验采用催化氯化法,以氯离子取代环烷酸α位碳上的氢,并经红外光谱分析证实成功合成稳定的氯代环烷酸。
　　 本文采用化学分析方法测定了萃取剂皂化值,料液酸度和铝浓度变化时,铝和稀土在环烷酸和氯代环烷酸体系中的分配比和分离系数,并对分配比和分离系数进行了比较。实验结果表明:氯代环烷酸在相同的条件下具有分离系数高,且具有克服乳化现象的优点。
　　 实验对氯代环烷酸体系分离稀土和铝进行了深入的研究,得出了优化的工艺条件为:①低浓度铝(0.0125mol/L),萃取剂皂化值0.35M,pH值0.10条件下,分配比DAl=0.53,DRE=0.05,分离系数β Al/RE=10.65。②高浓度铝(0.15mol/L),萃取剂皂化值0.35M,pH值0.10条件下,分配比DAl=0.43,DRE=0.09,分离系数β Al/RE=4.60。
　　 采用红外光谱法对环烷酸和氯代环烷酸的萃取机理进行了分析。实验结果发现:环烷酸经氯代后,氯吸电子的诱导效应使电子云由氧原子转向双键的中间,促使分子间极性增强,进而增加了氯代后环烷酸的酸性,因此氯代环烷酸获得了更强的络合阳离子的能力,使其络合稀土和铝的能力具有更大的差别,从而说明氯代环烷酸体系中稀土和铝具有更高的分离系数。
　　 本论文通过萃取工艺和萃取机理两方面分析了氯代环烷酸萃取分离稀土和铝离子的过程。得出了从稀土料液中分离铝离子的有效途径,论文的研究结果为从含铝的稀土溶液中分离铝提供了一个全新的方法。