[00291722]石灰皂化萃取分离工艺

稀土元素即元素周期表中镧~镥及钇、钪等共17种元素，由于其原子结构特殊，电子能级异常丰富，具有许多优异的光、电、磁、核等特性，加之化学性质十分活泼，能与其他元素组成品类繁多、功能千变万化、用途各异的新型材料，被称作为“现代工业的维生素”和神奇的“新材料宝库”。除高性能磁、光、电材料外，稀土土材料已广泛应用于冶金、机械、石油、化工、玻璃、陶瓷、纺织、皮革、农牧养殖等传统产业领域。2006年全球稀土需求量在10万吨以上，并以4%～7%每年的速度增长，到2010年，全球稀土需求将达到15万吨以上。 我国是世界上稀土资源最丰富的国家，稀土储量和产量均居世界首位。目前产量占全球需要量的85%以上。主要的稀土资源为以包头和四川为代表的氟碳铈矿(简称北方矿)和以江西等南方五省为代表的离子吸附型矿(简称南方矿)。北方矿中稀土元素以镧、铈、镨、钕等轻稀土为主，南方矿以中重稀土为主。在工业应用中，稀土原料经过前处理工艺，去除其中的非稀土杂质，得到混合稀土原料，再经萃取分离工艺，得到单一高纯稀土原料，经过沉淀、灼烧、电解、还原等后处理工艺，最终得到满足实际需要的稀土金属、氧化物及盐类等产品。 目前，世界的稀土生产主要集中在中国，从上游的矿石采选到下游的金属冶炼，国内已有稀土企业近千家，形成了年产10万吨以上的高纯稀土原料的产业规模。较多的稀土企业和相对较小的单体规模，决定了稀土企业没有足够的精力和财力投入相关工艺技术的研发和改造。随着国家发展对于节能降耗和环保要求的提高，对低消耗、低污染的绿色生产技术的需求也将不断增加。 由于稀土元素间化学性质接近，使得元素间的分离较为困难。经多年工业实践，目前我国的稀土萃取分离工艺中以P507，P204等萃取剂为主。在使用时，萃取剂首先要采用液碱（氢氧化钠溶液）或氨水进行皂化，然后皂化萃取剂与稀土溶液进行萃取反应，生成负载稀土的萃取剂和氨（钠）盐溶液，负载稀土的萃剂在多级萃取设备中进行稀土交换纯化后，经酸反萃后得到水相稀土料液。皂化中使用的碱和反萃、洗涤使用的酸是萃取分离过程的主要消耗，氨（钠）盐溶液作为废水排放。 氨水的是目前稀土萃取分离工业中使用最多的皂化剂，分离过程生产的废水（皂化弃水）中的氨会造成环境污染。另外，液氨需在较高压力下运输和储藏，具有一定的危险性。使用液碱或纯碱溶液作为皂化剂可解决氨氮污染问题，但会提高生产成本，因此目前国内只有部分环保要求较高的地区使用。此外，在工业上，液氨和氢氧化钠均属于能耗较高的产品，大量使用此类原料，将加大相关行业的能源消耗，影响区域经济的健康发展。 石灰（氢氧化钙）是廉价易得的天然工业原料，具有较强的碱性。如使用石灰进行皂化，可较大幅度的节省原料消耗，并有利于环境保护。但是，由于氢氧化钙在水中的溶解度较小，使得使用石灰水清液进行皂化不具有可实现性；如采用含量较高的石灰乳进行皂化，存在难于准确计量、反应不易控制和石灰中的杂质影响产品质量等等问题。由于以上原因，目前国内外尚无采用石灰进行皂化的先例。