本發明涉及元素分離技術領域，尤其是涉及一種分離稀土元素的方法。
背景技術：
中國是世界公認的最大稀土資源國，不僅儲大，而且元素配分全面。經過近40余年的發展，中國已建立目前世界上最龐大的稀土工業，成為世界最大的稀土生產國，最大稀土消費國和最大稀土供應國。稀土產品規格門類齊全，市場遍及全球。目前，產品產量和供應量達到世界總量的80％～90％。近40多年來，全國許多單位在稀土生產工藝和理論研究上作了大量的工作，研究發展了不同的分離提取方法。
如中國專利“p507萃淋樹脂色層法分離和提取高純氧化鈥和氧化鏑”公開了一種色層法分離稀土的方法，應用p507萃淋樹脂柱上色層法分離氧化鈥、氧化鏑；色層柱填料為100～200目的p507萃淋樹脂，其中p507為固定相，0.4～4mol/n鹽酸為流動相，鏑、鈥為富集物為原料，柱溫50℃。
現有技術提供的這種提取氧化鈥和氧化鏑的方法分離效率低，分離效果差，難以滿足市場要求。
技術實現要素：
有鑒于此，本發明要解決的技術問題在于提供一種分離稀土元素的方法，本發明提供的分離稀土元素的方法簡單，分離效率高，分離效果好。
本發明提供了一種分離稀土元素的方法，其特征在于，包括：
a)富稀土元素料液和第一萃取劑混合在第一萃取槽進行萃取反應，得到第一有機相和第一水相；所述富稀土元素料液中含有ho、y、er、tm、yb和lu；所述第一萃取劑為p507和煤油，p507和煤油的體積比為1:(1～2)；所述萃取的級數為35級以上；
b)所述第一水相進入第二萃取槽在第二萃取劑的存在下進行萃取反應，得到第二有機相和第二水相；所述第二萃取劑為p507和煤油，p507和煤油的體積比為1:(1～2)；所述萃取的級數為45級以上；
c)所述第二水相進入第三萃取槽在第三萃取劑的存在下進行萃取反應，得到富y物料和富er物料；所述第三萃取劑為環烷酸、煤油和辛醇，環烷酸、煤油和辛醇的體積比為1:(0.8～1.2):(0.8～1.2)。
優選的，所述富稀土元素料液中ho、y、er、tm、yb和lu的質量比為(10～20)：(0.1～15):(35～55):(3～8):(25～35):(3～8)。
優選的，所述富稀土元素料液中稀土元素的濃度為1～1.5mol/l。
優選的，所述富稀土元素料液的進料速度為0.8～1.2mol/min；所述第一水相的進料速度為0.2～0.4mol/min；所述第二水相的進料速度為0.8～1.2mol/min。
優選的，所述步驟a)萃取溫度為20～30℃；步驟b)萃取溫度為20～30℃；步驟c)萃取溫度為20～30℃。
優選的，所述第一萃取劑的進料速度為6～12l/min；所述第二萃取劑的進料速度為5～10l/min；所述第三萃取劑的進料速度為8～12l/min。
優選的，所述步驟c)萃取的級數為20級以上。
優選的，所述步驟a)萃取后為洗滌，所述洗滌的級數為30級以上；
步驟b)萃取后為洗滌，所述洗滌的級數為45級以上；
步驟c)萃取后為洗滌，所述洗滌的級數為35級以上。
優選的，所述步驟a)洗滌后為鹽酸反萃取；所述反萃取的級數為30級以上。
優選的，所述步驟c)洗滌后為鹽酸反萃取；所述反萃取的級數為35級以上。
與現有技術相比，本發明采用模糊聯動萃取技術，通過合理設計萃取工藝，并選擇特定組分的萃取劑，利用待分離元素的之間的交換作用，實現相鄰稀土組分之間的分離，分離效率高，分離效果好。同時，本發明采用環烷酸萃取體系對y和er進行萃取分離，分離系數高，分離效果好且成本低。
具體實施方式
本發明提供了一種分離稀土元素的方法，其特征在于，包括：
a)富稀土元素料液和第一萃取劑混合在第一萃取槽進行萃取反應，得到第一有機相和第一水相；所述富稀土元素料液中含有ho、y、er、tm、yb和lu；所述第一萃取劑為p507和煤油，p507和煤油的體積比為1:(1～2)；所述萃取的級數為35級以上；
b)所述第一水相進入第二萃取槽在第二萃取劑的存在下進行萃取反應，得到第二有機相和第二水相；所述第二萃取劑為p507和煤油，p507和煤油的體積比為1:(1～2)；所述萃取的級數為45級以上；
c)所述第二水相進入第三萃取槽在第三萃取劑的存在下進行萃取反應，得到富y物料和富er物料；所述第三萃取劑為環烷酸、煤油和辛醇，環烷酸、煤油和辛醇的體積比為1:(0.8～1.2):(0.8～1.2)。
本發明提供的分離稀土元素的方法適用于相鄰稀土元素的分離，特別是ho、y和er的分離。
本發明提供的分離稀土元素的方法屬于模糊聯動萃取法，本發明對于萃取的裝置不進行限定，本領域技術人員熟知的萃取槽即可。本發明的萃取槽優選為箱式混合萃取澄清槽，分為第一萃取槽、第二萃取槽和第三萃取槽，第一萃取槽、第二萃取槽和第三萃取槽可以串聯，如第一萃取槽和第二萃取槽串聯，第二萃取槽和第三萃取槽串聯。
本發明提供了一種分離稀土元素的方法，首先將富稀土元素料液和第一萃取劑混合在第一萃取槽進行萃取反應，得到第一有機相和第一水相。
在本發明中，所述富稀土元素料液中含有ho、y、er、tm、yb和lu，所述ho、y、er、tm、yb和lu的質量比優選為(10～20)：(0.1～15):(35～55):(3～8):(25～35):(3～8)，更優選為(12～18)：(1～12):(40～50):(4～7):(28～32):(4～7)，最優選為(14～16)：(5～8):45:(5～6):30:(5～6)。在本發明中，所述富稀土元素料液的ph值優選為1～2。
本發明對于上述富稀土元素料液可以很好的進行萃取分離，尤其是可單獨分離中其中的ho、y和er。
在本發明中，所述富稀土元素料液的進料速度優選為0.8～1.2mol/min，更優選為1mol/min。在本發明中，當富稀土元素料液以1mol/min進料時，萃取量優選為1～1.2mol。
在本發明中，所述富稀土料液的中稀土元素的濃度優選為1～1.5mol/l；更優選為1.1～1.4mol/l；最優選為1.2～1.3mol/l。
在本發明中，所述第一萃取劑為p507(2-乙基己基磷酸單2-乙基己基脂)和煤油；其中，p507和煤油的體積比優選為1:(1～2)；更優選為1:(1.2～1.8)；最優選為1:(1.4～1.6)。
在本發明中，所述第一萃取劑的進料速度優選為6～12l/min；更優選為8～10l/min；最優選為9l/min。
在本發明中，所述步驟a)萃取溫度優選為20～30℃；萃取的壓力優選為常壓。在本發明中，所述步驟a)萃取的級數優選為35級以上，更優選為35～50級；最優選為35～40級。
本發明步驟a)中的萃取為先在er上進行模糊萃取，萃取的分割線在er上，er質量含量為40％視為難萃組分，er質量含量為60％視為易萃組分，萃取后得到含有ho、y和er的第一水相，含有y、er、tm、yb和lu的第一有機相。
在本發明中，所述步驟a)萃取后優選為洗滌。本發明對于洗滌的具體方式不進行限定，本領域技術人員熟知的具體洗滌操作即可，洗滌ho元素。在本發明中，所述步驟a)萃取后的洗滌液為含有ertmyblu的料液；所述洗滌的級數優選為35級以上；更優選為35～50級；最優選為35～40級。
所述步驟a)萃取完成后優選對第一有機相進行鹽酸洗加反萃取，得到含yertmyblu的有機負載(有機相)。
步驟a)萃取完成后得到的第一水相進入第二萃取槽進一步進行萃取，得到第二有機相和第二水相(步驟b))，第二水相中含有兩種料液，一種為含ho料液，另一種為含yer的料液。本發明可以從含ho料液中提取回收得到ho。
本發明將步驟a)萃取后得到的含hoyer的料液(第一水相)進入第二萃取槽在第二萃取劑的存在下進行萃取反應，得到純ho料液、含yer的料液(第二水相)和含tmyblu的有機相(第二有機相)。本發明將第二有機相進行洗滌，洗滌er元素，洗滌液為含有ertmyblu的料液，所述洗滌的級數優選大于30級，更優選為30～40級，最優選為30～35級。本發明優選將第二有機相進行鹽酸反萃取，回收得到含tm、yb和lu的物料，反萃取后的空白有機相可作為第一萃取劑、第二萃取劑循環使用，所述反萃取的級數優選大于30級，更優選為30～40級，最優選為30～35級。
在本發明中，所述第二萃取劑為p507和煤油，p507和煤油的體積比優選為1:(1～2)；更優選為1:(1.2～1.8)；最優選為1:(1.4～1.6)。
在本發明中，所述第一水相的進料速度優選為0.2～0.4mol/min，更優選為0.3mol/min。在本發明中，當第一水相的進料速度為0.3mol/min時，萃取量優選為1mol。在本發明中，所述第二萃取劑的進料速度優選為5～10l/min；更優選為6～8l/min；最優選為7l/min。
在本發明中，所述步驟b)萃取溫度優選為20～30℃；所述萃取的壓力優選為常壓；所述萃取的級數優選為45級以上；更優選為45～60級；最優選為45～50級。
在本發明中，第二水相(主要為yer料液)進入第三萃取槽在第三萃取劑的存在下進行萃取反應，得到富y物料和富er物料。在本發明中，第三萃取劑為環烷酸、煤油和辛醇，環烷酸、煤油和辛醇的體積比為1:(0.8～1.2):(0.8～1.2)，優選為1:1:1。
在本發明中，所述第二水相的進料速度優選為0.8～1.2mol/min，更優選為1mol/min。在本發明中，當第二水相的進料速度為1mol/min時，萃取量優選為1～1.9mol。在本發明中，所述第三萃取劑的流速優選為8～12l/min；更優選為9～11l/min；最優選為10l/min。
在本發明中，所述步驟c)萃取溫度優選為20～30℃；萃取的壓力優選為常壓；萃取的級數優選為20級以上；更優選為20～30級；最優選為20～25級。
本發明采用環烷酸萃取體系分離y和er，分離系數較高約為2.2，萃取量和萃取級數均可大大降低。
所述步驟c)萃取后優選為洗滌。本發明對于洗滌的具體方式不進行限定，本領域技術人員熟知的具體洗滌操作即可，洗滌er元素，洗滌液為純er料液；所述洗滌的級數優選為35級以上；更優選為35～45級；最優選為35～40級。
在本發明中，步驟c)萃取洗滌后得到富y物料的水相和富er物料的有機相，實現了y和er的分離。本發明可以從富y物料的水相中回收得到y，可以對富er物料的有機相進行鹽酸反萃取，回收得到ercl3，反萃取后的空白有機相可以作為第三萃取劑循環使用，所述反萃取的級數優選在35級以上，更優選為35～45級，最優選為35～40級。
本發明提供的稀土元素分離方法通過模糊聯動萃取技術，采用特定的萃取劑，利用待分離元素的之間的交換作用，實現相鄰稀土組分之間的分離，通過第一萃取劑先在er上模糊分離，然后采用第二萃取劑，將ho，ery，tmyblu分離，最后采用第三萃取劑將er和y分離，通過合理設計萃取工藝以及使用特定的萃取劑，使稀土元素分離效率高，分離效果好，尤其是采用環烷酸萃取體系，提高了er和y的分離效率，降低了萃取量以及萃取、洗滌和反萃取的級數，節省了物料用量，工藝簡單、成本較低。
為了進一步說明本發明，以下結合實施例對本發明提供的分離稀土元素的方法進行詳細描述。
實施例1
其他稀土分離生產線完成稀土元素粗分離或者富集，得到富稀土元素料液(hoyertmyblu,其中ho：y：er：tm：yb：lu＝15：7：45：8：20：5，ph＝2，濃度為1.5mol/l左右)。主要設備為箱式混合萃取澄清槽。第一萃取劑和第二萃取劑均為p507體系，p507：煤油＝1:1(體積比)，以下統稱為p507萃取劑，第三萃取劑為環烷酸體系，環烷酸：煤油：辛醇＝1:1:1(體積比)，以下稱為環烷酸萃取劑。
在第一萃取槽，p507萃取劑(流量為9l/min)與料液(進料流量：1mol/min)在反應溫度30℃、常壓，萃取段35級，洗滌段35級條件下，通過p507萃取劑進行萃取反應，通過洗滌液(經鹽酸洗加反萃后得到的ertmyblu料液)洗滌ho元素。控制要求為第一萃取槽水相出口中無tm、yb和lu元素，有機相出口中無ho元素(需根據專業儀器分析檢測)。
第一萃取槽水相出口(主要成分為hoyer)進入第二萃取槽，以水相進料方式進料，p507萃取劑流量7l/min；萃取段45級，洗滌段45級，通過p507萃取劑進行萃取反應，對應洗液洗滌，實現ho和yer的元素分離(ho為難萃元素，進入水相，y和er為易萃元素進入有機相)，通過鹽酸反萃取(濃度為5.5mol/l，流量為1.5l/min)yer進入水相，空白有機相作為p507萃取劑進入第一、第二萃取槽循環使用。
第一萃取槽有機相出口(主要成分為yertmyblu)經過鹽酸洗滌加反萃得到的有機相進入第二萃取槽，以有機相進料方式進料，萃取段45級，洗滌段30級，通過p507萃取劑，實現yer和tmyblu的元素分離(tmyblu為易萃元素，進入有機相，yer為難萃元素進入水相)。tmyblu元素在有機相中通過鹽酸進行反萃取反萃進入水相，回收其中的tm、yb和lu，空白有機相作為p507萃取劑進入第一萃取槽、第二萃取槽循環使用。
第二萃取槽中的水相(主要為yer料液)出口進入第三萃取槽，以水相進料方式進料，環烷酸萃取劑流量10l/min；萃取段20級，洗滌段35級，通過環烷酸萃取劑進行萃取反應，對應洗液洗滌，實現y和er的元素分離(er為易萃元素，進入有機相，y為難萃元素進入水相)，通過鹽酸反萃取er有機相，反萃進入水相，回收得到ercl3，空白有機相作為環烷酸萃取劑進入第三萃取槽循環使用。
采用等離子光譜進行純度檢測，產品質量：ho≥3n，y≥2n5，er≥4n5。
實施例2
其他稀土分離生產線完成稀土元素粗分離或者富集，得到富稀土元素料液(hoyertmyblu,其中ho：y：er：tm：yb：lu＝20：10：48：6：11：5，ph＝1.5，濃度為1mol/l左右)。主要設備為箱式混合萃取澄清槽。第一萃取劑和第二萃取劑均為p507體系，p507：煤油＝1:1(體積比)，以下統稱為p507萃取劑，第三萃取劑為環烷酸體系，環烷酸：煤油：辛醇＝1:1:1(體積比)，以下稱為環烷酸萃取劑。
在第一萃取槽，p507萃取劑(流量為10l/min)與料液(進料流量：1mol/min)在反應溫度25℃、常壓，萃取段35級，洗滌段35級條件下，通過p507萃取劑進行萃取反應，通過洗滌液(經鹽酸洗加反萃后得到的ertmyblu料液)洗滌ho元素。控制要求為第一萃取槽水相出口中無tm、yb和lu元素，有機相出口中無ho元素(需根據專業儀器分析檢測)。
第一萃取槽水相出口(主要成分為hoyer)進入第二萃取槽，以水相進料方式進料，p507萃取劑流量8l/min；萃取段45級，洗滌段45級，通過p507萃取劑進行萃取反應，對應洗液洗滌，實現ho和yer的元素分離(ho為難萃元素，進入水相，y和er為易萃元素進入有機相)，通過鹽酸洗加反萃取得到yer料液，空白有機相作為p507萃取劑進入第一、第二萃取槽循環使用。
第一萃取槽有機相出口(主要成分為yertmyblu)經過鹽酸洗加反萃取后得到的有機相，進入第二萃取槽，以有機相進料方式進料，萃取段45級，洗滌段30級，通過p507萃取劑，實現yer和tmyblu的元素分離(tmyblu為易萃元素，進入有機相，yer為難萃元素進入水相)。tmyblu元素在有機相中通過鹽酸進行反萃取反萃進入水相，回收其中的tm、yb和lu，空白有機相作為p507萃取劑進入第一、第二萃取槽循環使用。
第二萃取槽中的水相(主要為yer料液)出口進入第三萃取槽，以水相進料方式進料，環烷酸萃取劑流量15l/min；萃取段20級，洗滌段35級，通過環烷酸萃取劑進行萃取反應，對應洗液洗滌，實現y和er的元素分離(er為易萃元素，進入有機相，y為難萃元素進入水相)，通過鹽酸反萃取er有機相，反萃進入水相，回收得到ercl3，空白有機相作為環烷酸萃取劑進入第三萃取槽循環使用。
按照實施例1的方法進行純度檢測，產品質量：ho≥3n，y≥2n5，er≥4n5。
以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。