專利名稱：多種金屬氯化物電解萃取分離方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及多種金屬氯化物電解萃取分離方法及該方法所用的裝置，適用于稀土、堿土金屬、有色金屬和稀散金屬氯化物的電解萃取分離。
酸性萃取劑是目前用于稀土、堿土金屬、有色金屬和稀散金屬氯化物的萃取方法常用萃取劑，由于酸性萃取劑的萃取效果與水相的酸度有直接影響，酸度大時，不能萃取，因此，都將酸性萃取劑首先進行皂化，以中和酸性萃取劑的氫離子，并以鹽類形式進行萃取，因此工藝過程復雜，成本高，效率低，對于多種金屬離子的分離要經過多段萃取分離，需要設備多，占地面積大。
本發明的目的正是為了克服上述已有技術存在的缺點與不足，而提供一種在萃取的同時進行電解的方法，用于多種金屬氯化物的分離，和該方法所用的裝置，從而簡化了工藝，提高效率，并可回收付產品，提高經濟效益。
本發明的目的是通過下列技術方案實現的本發明的技術方案是基于酸性萃取劑在萃取金屬離子時，萃取劑的氫離子和水相中的金屬離子進行離子交換的原理，將交換下來的氫離子電解成氫氣逸出，使整個反應向生成萃合物方向進行，為使電解反應順利進行，將負電荷的氯離子電解生成氯氣逸出，酸性萃取劑根據水相酸度的大小進行金屬離子萃取與分離，對于同一金屬離子來說，一般酸度越大，越不易萃取，只有水相在適當的酸度下才能被萃取分離。
具體方法的步驟為a)將金屬或金屬氧化物轉化為氯化物水溶液，加入電解萃取分離裝置的陰極室；b)再將酸性萃取劑按被萃取金屬離子需要量加入陰極室；c)啟動攪拌裝置，進行攪拌，使有機相水相界面存在；d)接通電解電源，進行電解，控制被萃取金屬離子所需要的水相酸度；e)當被萃取金屬離子完全進入有機相后，再進行反萃取，得到分離的金屬離子產品，而水相為萃余水相或是未被萃取分的的金屬氯化物；f)(e)項中未被萃取分離的金屬氯化物，再進行電解萃取分離，再次得到分離的金屬離子產品；9)收集陰極室電解H2氣和收集陽極室電解cl2氣，并回收利用。
多種金屬的氯化物的電解萃取分離，可用隔膜電解槽與混合澄清器配合，同樣可達到萃取分離效果，具體步驟為將多金屬的氯化物先通過第一個隔膜電解槽進行電解，調節料液酸度，得到電解后料液進入第一個混合澄清器進行萃取，飽和有機相經反萃得到的被分離的第一種金屬離子，其萃余水相再進入第二個隔膜電解槽進行電解，調節相酸度進入第二個混合澄清器進行萃取，飽和有機相經反萃得到被分離的第二種金屬離子，萃余水相再進入第三隔膜電解槽進行電解，調節水相酸度，進入第三個混合澄清器進行萃取，飽和有機相經反萃得到被分離的第三種金屬離子，依此循環進行，多種金屬離子料液，經過多級電解萃取，分別得到多個分離金屬離子產品。
其中電解電流密度大于1.0A/dm2。
酸性萃取劑為二(2-乙基己基)磷酸(P204)或2-乙基己基磷酸單2-乙基已基酯(P507)或由C7-C16合成脂肪酸的羧酸類或環烷酸或異構酸。
多種金屬電解萃取分離裝置，包括箱體、水相室、有機相室、攪拌器，其特征在于箱體內的水相室裝有電解陰、陽兩電極，兩電極之間有一隔膜，使箱體分成陰極室和陽極室，陽極室的箱體上方有cl2出口，陰極室箱上方有H2出口分別與收集器連接。
由兩電解極與隔膜組成隔膜電解槽。
隔膜電解槽與混合澄清器連接或多個隔膜電解槽與多混合澄清器交錯連接，形成I級或多級電解萃取分離裝置。
本發明的電解萃取分離方法，通過控制電解電量嚴格控制水相的酸度，經過一級萃取就能得到一種分離的金屬離子，不需多級萃取，根據每種金屬離子被萃取時所需的水相的酸度，即可得到滿意的萃取分離效果，同樣，多種金屬離子的萃取分離只需多級萃取，即每一種金屬離子只需一級萃取或比現工藝減少萃取級數，因此，不僅減少了設備，又節省投資。
本發明的電解萃取分離方法，采用圖2所示的工藝流程，由兩電極和隔膜組成的電解槽與混合澄清器連接使用，可進行多種金屬離子的分離，形成一流水線，同時得到多種萃取分離產品，料液通過隔膜電解槽，使水相酸度得到控制，便于下級混合澄清器萃取，依此類推，根據萃取金屬離子多少，設置隔膜電解槽與混合澄器連接級數。
由于采取上述技術方案，使本發明技術與已有技術相比具有如下優點及效果a)酸性萃取劑可直接萃取，不需要進行皂化處理，節省了試劑，降低了成本；b)簡化了流程，而且每種金屬離子只需一級或比現工藝減少萃取級數，電解萃取分離，不再經過多級萃取，因此減少設置，節省了投資；c)綜合效益好，回收的cl2氣和H2可用作原料前期處理，大大提高經濟效益；d)萃取效果好，操作方便。
圖1為電解萃取分離裝置示意圖；圖2為隔膜電解槽與混合澄清器配合的多級電解萃取分離工藝流程圖。
下面結合附圖實施例對本發明技術進一步說明多種金屬離子電解分離裝置，包括箱體(12)、水相室(9)、有機相室(8)、攪拌器(5)，在箱體內的水相室裝有電解陰電極(2)和陽電極(4)、兩電極與電源(1)連接，陽電極用石墨電極，鈦-釕電極，或鉑電極，陰電極為石墨電極或不銹鋼電極，鈦-釕電極，在兩電極之間有一隔膜(3)，隔膜為石棉或離子交換膜，它可使cl2和H2分離，便于收集，隔膜使箱體分成陽極室和陰極室，在陽極室的箱體上方有cl2氣的出口(11)，陰極室的箱體上方有H2出口(10)，分別與收集器連接，攪拌器的攪拌軸(6)上的上、下兩攪拌葉分別裝入水相和有機相中，其攪拌速度能使兩相各自充分混合，不產生液滴，保持界面(7)存在，這種裝置適于二種金屬氯化物的分離或多種金屬離子中提取單一金屬離子分離或某種金屬有機配合物的生產。
對于組份復雜的多種金屬的氯化物的電解萃取分離，可采用圖2所示的裝置，將料液通過隔膜電解槽(13)后，使料液的酸度達到被萃金屬離子A的酸度要求，而后進入混合澄清器(14)，上方進入有機相A，飽和有機A為被萃金屬離子A，萃余水相再進入第二個隔膜電解槽(15)，再次調節水相的酸度為金屬離子B的萃取酸度，進入混合澄清器(16)，加入有機相B相得到飽和有機相B為被萃取金屬離子B，經反萃，得到第二種金屬離子B，由第一個隔膜電解槽(13)到第一個混合澄清器(14)I級萃取，由第二個隔膜電解槽(15)到第二個混合澄清器(16)為II級萃取，依此類推。該裝置適用于多種金屬離子的逐個分離和稀土離子分組或分離。實施例1，將混合氯化稀土用水溶解，制得氯化稀土水溶液，其中含La80％，Ce4％，Pr6％，Nd10％，總金屬離子濃度為1M，加入電解萃取分離裝置的陰極室，再加入P507酸性萃取劑，其濃度為2M，按水相與萃取劑體積比為1∶1加入，然后啟動攪拌器，進行攪拌，控制界面存在，不產生液滴，接通電解電源進行電解同時進行萃取保持水相PH＝2，電流密度為3A/dm2，當P507萃取飽和后，分離有機相和水相，水相為90％的La+3溶液，有機相為Ce，Pr，Nd未被萃取金屬離子和少量的La離子，達到了稀土La的提取與分離。
實施例2，
將CaO或MgO用HCl溶解配制水溶液，使MgCl2或CaCl2濃度為0.2M，加入陰極室，再加入環烷酸萃取劑，濃度為1M，兩者混合比例按體積比1∶1，控制電流密度25A/dm2，水相PH＝8，萃取飽和使0.2M的鈣或鎂全部被萃取，得到環烷酸鎂或環烷酸鈣，此產品是一種添加劑。
實施例3，將含0.03M FeCl3和含1M的混合輕稀土(RECL3)加入電解萃取分離裝置陰極室，再加入P204萃取劑，濃度為0.5M，兩者混合比例按體積比1∶1，控制電流密度10A/dm2，控制水相酸度[H+]＝1M，萃取有機相為Fe3+，萃余水相為混合輕稀土，即實現稀土與雜質的分離與提取。
實施例4，料液中Nd3+0.17M，Fe3+0.03M，Ca0.01M，[H+]＝1.5M，將上述料液進入第一個隔膜電解槽，料液酸度控制[H+]＝0.5M，然后加入P204萃取劑，兩者混合比例按體積比＝1∶1，在第一個混合澄清器進行萃取，其飽和有機相為Fe+3經反萃取而被分離，萃余水相再進入第二個隔膜電解槽進行水相酸度控制[H+]＝1*10-2M，然后用1.5MP507萃取劑加入水相在第二個混合澄清器進行萃取，兩者混合比例按體積比＝1∶1，其飽和有機相為Nd3+，經反萃取而被分離，水相為Ca2+，完成多種金屬離子的分離。
權利要求
1.多種金屬氯化物電解萃取分離方法，其特征在于它由下列步驟組成a)將金屬或金屬氧化物轉化為氯化物水溶液，加入電解萃取分離裝置的陰極室；b)再將酸性萃取齊按被萃取金屬離子需要量加入陰極室；c)啟動攪拌裝置，進行攪拌，使有機相水相界面存在；d)接通電解電源，進行電解，控制被萃取金屬離子所需要的水相酸度；e)當被萃取金屬離子完全進入有機相后，再進行反萃取，得到分離的金屬離子產品，而水相為萃余水相或是未被萃取分的的金屬氯化物；f)(e)項中未被萃取分離的金屬氯化物，再進行電解萃取分離，再次得到分離的金屬離子產品；g)收集陰極室電解H2氣和收集陽極室電解cl2氣，并回收利用。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于將多金屬的氯化物先通過第一個隔膜電解槽進行電解，調節料液酸度，得到電解后料液進入第一個混合澄清器進行萃取，飽和有機相經反萃得到的被分離的第一種金屬離子，其萃余水相再進入第二個隔膜電解槽進行電解，調節相酸度進入第二個混合澄清器進行萃取，飽和有機相經反萃得到被分離的第二種金屬離子，萃余水相再進入第三隔膜電解槽進行電解，調節水相酸度，進入第三個昆合澄清器進行萃取，飽和有機相經反萃得到被分離的第三種金屬離子，依此循環進行，多種金屬離子料液，經過多級電解萃取，分別得到多個分離金屬離子產品。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于電解電流密度大于1.0A/dm2。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于酸性萃取劑為二(2-乙基己基)磷酸(P204)或2-乙基己基磷酸單2-乙基己基酯(P507)或由C7-C16合成脂肪酸的羧酸類或環烷酸或異構酸。
5.多種金屬電解萃取分離裝置，包括籍體、水相室、有機相室、攪拌器，其特征在于箱體內的水相室裝有電解陰、陽兩電極，兩電極之間有一隔膜，使箱體分成陰極室和陽極室，陽極室的箱體上方有cl2出口，陰極室箱體上方有H2出口分別與收集器連接。
5.根據權利要求5所述的方法，其特征在于由兩電解極與隔膜組成隔膜電解槽。
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于隔膜電解槽與混合澄清器連接或多個隔膜電解槽與多混合澄清器交錯連接，形成I級或多級電解萃取分離裝置。
全文摘要
本發明涉及一種多金屬氯化物電解萃取方法及裝置，其特征在于首先將金屬氯化物加入裝置陰極室，再加入酸性萃取劑進行電解萃取，通過控制電流密度，使料液的酸度達到被萃金屬離子的酸度要求，被萃金屬離子進入有機相飽和后經反萃得到分離產品，該方法萃取效果好，流程短，成本低，綜合效益，其裝置也可與混合澄清器連用，用于多種金屬的逐一分離或分組。
文檔編號C22B3/38GK1121843SQ9510791
公開日1996年5月8日 申請日期1995年8月1日 優先權日1995年8月1日
發明者孫都成, 夏熙, 唐玉華 申請人:新疆大學