我国镨矿的应用与技术的立项申请

第一节 镨矿的概念及应用

镨是一种金属元素，属稀土金属。晶体结构为晶胞为六方晶胞。镨在空气中抗腐蚀能力比镧、铈、钕和铕都要强，但暴露在空气中会产生一层易碎的绿色氧化物，纯镨必须在矿物油或密封塑料中保存。镨的用途之一是用于石油催化裂化。以镨钕富集物的形式加入Y型沸石分子筛中制备石油裂化催化剂，可提高催化剂的活性、选择性和稳定性。镨像其他稀土元素一样，具有慢性低毒，不是生物必须元素。我国镨矿的应用与技术（立项申请）

（1）镨被广泛应用于建筑陶瓷和日用陶瓷中，其与陶瓷釉混合制成色釉，也可单独作釉下颜料，制成的颜料呈淡黄色，色调纯正、淡雅。

（2）用于制造永磁体。选用廉价的镨钕金属代替纯钕金属制造永磁材料，其抗氧性能和机械性能明显提高，可加工成各种形状的磁体。广泛应用于各类电子器件和马达上。

（3）用于石油催化裂化。以镨钕富集物的形式加入Y型沸石分子筛中制备石油裂化催化剂，可提高催化剂的活性、选择性和稳定性。我国70年代开始投入工业使用，用量不断增大。

（4）镨还可用于磨料抛光。另外，镨在光纤领域的用途也越来越广。

第二节 镨矿的背景技术

镨是及其重要轻稀土元素，其产品广泛用于精密陶瓷、特种玻璃、稀土永磁材料、储氢材料、合金材料等领域。与工业级镨产品相比，高纯镨产品的应用性能更加优异。

分离提取镨的主要原料是氟碳铈矿和离子吸附型稀土矿，分离提取的主要方法是P507溶剂萃取法。由于上述稀土原料中的镨含量较低，通常是5%~6%(以稀土氧化物计)，加之相邻稀土元素镨与钕之间、铈与镨之间的分离系数较小，从而导致工业生产中镨产品的相对纯度为95%~99.9%(以氧化镨Pr6O11计)。该镨产品通称为工业级，其主要稀土杂质是与镨相邻的铈和钕。欲获得稀土相对纯度等于或大于99.99%的镨产品，必须对工业级镨产品进一步分离提纯。

目前，分离提纯镨所用的萃取剂为2-乙基己基膦酸单2-乙基己基酯(即P507)。选择P507为萃取剂的主要因是P507的稳定性好、可靠性高、萃取效率高。其他萃取剂(包括二元萃取剂)，至今仍然无法与P507竞争。现有的P507溶剂萃取分离提纯工艺方法是:以工业级镨产品为原料，镨/钕分馏萃取分离后再接铈/镨分馏萃取分离，最后反萃取铈/镨分馏萃取分离的负载有机相获得相对纯度为99.99%~99.995%的镨产品。由于工业级镨原料中镨的摩尔分数大于0.95，显然镨/钕分离及铈/镨分离的难易萃组分的比例均失衡，而且分离系数又较小，加上铈/镨分离的反萃取量大，因此酸碱消耗极大。结果是，不但高纯镨产品的生产成本居高不下，而且含盐的萃取分离废水排放量大、污染环境。

第三节 镨矿的工艺方案

(1)工业级镨料液

工业级镨料液为氯化稀土水溶液，其稀土浓度为0.5 M~1.5 M，pH值为2~3，料液中镨的摩尔分数为0.98~0.999。

(2)有机相

有机相为P507 (即2 -乙基己基膦酸单2 -乙基己基酯)的煤油或磺化煤油溶液，P507浓度为0.8~1.5 M。铈镨/镨钕分组分离工艺和铈/镨分离工艺中，P507萃取剂有机相使用时采用常规方法皂化。

(3)铈镨/镨钕分组分离分馏萃取工艺

铈镨/镨钕分组分离工艺采用分馏萃取体系，以P507为萃取剂，工业级镨料液为原料，3 M~4 M盐酸为洗涤液。铈镨/镨钕分组分离工艺的出口水相为中间产品氯化镨铈水溶液，用碱调节pH值为2~3后用作铈/镨分组分离工艺的料液；出口负载有机相中含有镨钕，以4.5 M盐酸为反萃液,经过6级逆流反萃取,获得中间产品氯化镨钕水溶液，用碱调节PH值为2~3后用作镨/钕分组分离工艺的料液。

(4)铈/镨分离分馏萃取工艺

铈/镨分离工艺采用分馏萃取体系，以P507为萃取剂，pH值为2~3的氯化镨铈溶液为料液(从铈镨/镨钕分组分离工艺的出口水相获得)，以高纯氯化镨溶液为洗涤液(从镨/钕分离工艺的出口水相获得)。铈/镨分离工艺的出口水相为产品氯化铈镨水溶液，其中铈的摩尔分数为0.2~0.9 (稀土相对纯度)；出口负载有机相中含有高纯镨。

(5)镨/钕分离分馏萃取工艺

镨/钕分离工艺采用分馏萃取体系，以P507为萃取剂，pH值为2~3的氯化镨钕溶液为料液(从反萃取铺镨/镨钕分组分离工艺的出口负载有机相获得)，3 M~4 M盐酸为洗涤液。镨/钕分离工艺的出口水相为高纯氯化镨水溶液，其镨的摩尔分数为0.9999~0.999995 (稀土相对纯度);出口负载有机相中含有镨钕，获得富钕产品，其中钕的摩尔分数为0.4~0.9 (稀土相对纯度)。

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