不同鎂鹽在硫酸萃取體系下皂化P507的對比

王 斌，李虎平，胡廣壽，李甜甜，胡志龍

（甘肅稀土新材料股份有限公司，甘肅 白銀 730900）

萃取劑P507在萃取分離稀土元素時會發生陽離子交換反應，稀土元素與萃取劑羥基（P-OH）中的氫離子發生置換反應，稀土元素進入萃取劑形成新的有機物，而氫離子進入水溶液，隨著萃取反應的不斷進行，水相酸度不斷增加而使分配比降低，最終導致萃取劑失去萃取能力，從而抑制萃取反應的正常進行，為了提高萃取劑的萃取容量，維持最佳的萃取條件，避免萃取時水溶液中氫離子濃度升高，通常在稀土溶劑萃取時，先用NH4+、Na+、Mg2+、Ca2+等離子預先處理有機相，使一部分P507皂化成為酯，皂化后有機相再與稀土離子發生交換，置換反應進入水相，使水相的氫離子濃度不會增加，這樣就提高了萃取劑的萃取容量，又確保了萃取過程穩定[1，2]。在硫酸體系中P507萃取分離稀土，NH4+、Na+與稀土離子接觸時將會產生硫酸稀土復鹽沉淀，導致稀土收率損失[3]。本課題通過選用氧化鎂、氫氧化鎂、碳酸鎂、碳酸氫鎂對P507進行皂化，通過實驗對比不同皂化劑的優劣，為硫酸體系下萃取分離稀土鎂鹽皂化劑的選擇提供指導。

1 實驗設備與試料、試劑及分析方法（如表1）

（1）實驗設備。SHA-C恒溫振蕩器；SH-4雙顯雙控恒溫磁力攪拌器；電子天平；DZF-1星真空干燥箱；250ml分液漏斗；移液管；量筒。

（2）試料、試劑。P507：工業級，淄博靈芝化工有限公司；溶劑油：工業級，中淼石油化工有限公司。

（3）分析方法。皂化率的測定：移取10mL待測有機相至100mL容量瓶，加入濃度為1 mol/L的鹽酸10 mL,將容量瓶置于康氏振蕩器上震蕩5min，靜置分相后取1mL水相至三角瓶中，加入2-3滴甲基橙指示劑，用濃度為0.2mol/L的標準氫氧化鈉堿液將溶液滴定至橘黃色，記錄消耗的標液體積數，計算有機相的皂化率。

2 皂化實驗及討論

P507萃取劑與溶劑油按體積1：1混合均勻待用，按皂化率30%的量分別稱取氧化鎂、高純氧化鎂、氫氧化鎂、碳酸鎂固體粉末置于燒杯中并加入100ml純水打漿，碳酸氫鎂溶液折合成氧化鎂計算加入。取5份配制好的P507有機各100ml加入500ml燒杯中，開啟攪拌，分別緩慢加入不同皂化劑。待反應完全后靜止分相并觀察現象，取有機相分析皂化度，其結果見表2。

氧化鎂皂化完全，反應時間30分鐘，由于MgO純度較低，皂化過程引入Si、Al、Ca、Fe等雜質，導致大量三相物生成，有機相較渾濁，靜置后分相時間在5分鐘左右，分相較慢，同時有大量皂化渣的生成，對有機相造成一定損失。

高純氧化鎂皂化完全，反應時間為10分鐘，由于其雜質含量較低，靜置后分相后有機相、水相相對清亮，分相時間在1分鐘內。

高純氫氧化鎂皂化反應所需反應時間過長，30分鐘未完全皂化，雖然反應后兩相分相較快，分相時間1分鐘內，分相后有機和水相相對清亮、少量白色團狀乳化物（未反應皂料）。

碳酸鎂屬于弱堿性鹽，堿性較弱，與萃取劑P507反應所需反應時間過長，30分鐘未完全皂化，雖然反應后1分鐘兩相分開，有機和水相清亮，但水相底部有少量白色細顆粒物（未反應皂料），停止攪拌后細顆粒物沉降完全時間過長[4]。

碳酸氫鎂溶液皂化，反應屬于液-液反應，反應速度快，與萃取劑P507反應達到所要求的皂化度反應時間較短，反應時間為3分鐘，由于碳酸氫鎂溶液雜質含量相對較低，靜置分相后有機相對清亮，分相時間在30秒內完成，皂化反應不引入鐵、鋁等雜質，不影響產品質量，不產生三相物。

表1 皂化劑質量分析單

表2

3 結論

在有機相皂化值0.45m/L，皂化率30%時，工業級氧化鎂由于存在大量雜質，在皂化反應過程中容易生成大量三相，有機損失嚴重，皂化30分鐘達到皂化要求；高純氧化鎂由于純度高，皂化后不產生三相物，皂化10分鐘達到皂化要求；高純氫氧化鎂與高純碳酸鎂二者與有機反應活性較差，皂化30分鐘未達到皂化要求，存在反應不完全的現象；碳酸氫鎂相對固體鎂鹽來說，反應速率較快，皂化3分鐘達到皂化要求，皂化后有機分相良好，作為皂化劑有優勢明顯。