第 48 卷 第 7 期2019 年 7 月Vol.48 No.7Jul. 2019化工技术与开发Technology & Development of Chemical Industry

稀土萃取乳化原因分析及解决措施

卢阶主，李飞龙

（中铝广西国盛稀土开发有限公司，广西 崇左 532200）

摘 要：从物料、生产工艺、操作等方面，简要分析了P507-煤油-RECl3体系下，稀土萃取分离工业生产过程中

发生乳化的主要原因，并提出了相应的解决措施。

关键词：稀土；萃取分离；乳化

中图分类号：TF 845 文献标识码：B 文章编号：1671-9905(2019)07-0061-03

目前，稀土分离的工业生产的主流工艺是溶剂

萃取分离法[1-2]。在稀土的萃取分离过程中，由于各

种原因，会在萃取槽中发生有害乳化现象[3]，导致槽

体流通困难，甚至严重到因无法流通而停产，进而引

发一系列严重问题，如级效率降低、有机相损失、稀

土收率下降、产品质量下降或不合格、工人劳动强度

增加、生产计划被打乱等等。因此，分析发生各类乳

化现象的主要原因，并在此基础上采取相应的措施，

从而有效防止乳化，消除乳化，是一件非常有必要

的事情。笔者结合所在公司的实际情况，重点讨论

P507-煤油-RECl3体系下的乳化情况。

1　产生乳化的主要原因

稀土萃取全分离过程本身就是反复的乳状液形

成和破坏的过程。有时由于某些原因，生成的乳状

液不再是均匀的液体，或者虽然是均匀的液体但却

很稳定，以至于在澄清室中难以分相，或分相的时间

很长，以第三相存在于萃取槽中，使得萃取分离难以

进行下去，这样的乳化现象是有害的。

稀土萃取分离过程中，产生乳化现象的原因有多

方面，与料液组成[5-6]、生产工艺参数、生产过程操作条

件等都有直接关系。应当特别注意的是，尽管可以将

乳化原因进行归类分析，但实际上乳化的发生往往是

多方面因素共同作用的结果。笔者结合生产实践经

验，经过总结和归纳，将常见的乳化原因概述如下。

1.1　水相因素

1.1.1　稀土离子浓度

在萃取分离过程中，增大料液中的金属浓度可减少设备投资，但料液中稀土金属离子的浓度过大，

会导致有机相中萃合物的浓度过高，使得有机相的

黏度增大，水相黏度也会加大，进而影响到液滴间的

聚集，造成分相困难。这种现象容易发生在进料级

附近。如果水相浓度太低，水相与有机相的比重差

异小，也会使分相难度加大，这种现象在稀土皂化段

及空白有机相水洗段较明显。

1.1.2　酸度

在反萃段，酸度太低不利于将稀土离子反萃干

净，也不利于使Fe、Al等杂质离子随稀土离子及时

排出萃取槽，造成长时间积累。

1.1.3　杂质离子

稀土萃取工艺中，料液中的Fe、Al等非稀土杂

质离子容易富集于有机相和萃取槽的某些部位，在

酸度较低或皂化剂局部过量的情况下，进入水相的

Fe、Al离子很容易发生乳化。Fe、Al 等非稀土杂质

引起乳化的原因，是其与水或OH-作用，生成了黏

度大的氢氧化物胶体物质。由于萃取槽内的酸度

较低，这种胶体物质短时间内不易溶解，与水相、有

机相混合后，形成比较稳定的水包油型乳化物状态。

这种乳化很容易在萃取段发生。

1.2　有机相因素

1.2.1　皂化度

随着皂化度的提高，有机相黏度增加，当皂化度

高到破坏了P507的二聚体结构时，就会因析出萃合

物而出现第三相。实际生产中，往往是由于有机相

的流量小于与之匹配的皂化剂（碱）的流量，导致发

生有机相皂化过饱和，形成三相物乳化。这种现象

作者简介：卢阶主(1983-)，男，硕士，工程师，研究方向：稀有、稀土冶金工艺开发及资源回收利用。E-mail：lujiezhu83@163.com收稿日期：2019-04-1962化工技术与开发 第 48 卷

主要发生于皂化段。

1.2.2　空白有机相中残留负载的影响

如果反萃稀土后的空白有机相中残留的负载

（包括稀土、Fe、Al等）浓度高，不仅会对出口水相

产品的纯度有影响，还将是引起槽体乳化不可忽视

的一个重要因素。首先，这种负载量高（例如稀土

超过0.03M）的有机相在皂化时，其中的金属离子

易因突遇大量强碱液而形成游离的氢氧化物（三相

物）；其次，高的残留负载量加上预设的皂化剂阳

离子负载量，很容易达到过饱和负载状态，析出萃

合物（三相），在萃取段前端低酸度、低浓度的条件

下，这两种三相物在短时间内都很难消溶，从而形

成乳化。

1.3　温度

萃取体系温度较低时，不但萃取分离效果下降，

而且有机相及混合相的黏性大幅度增大，很不利于

分相，容易诱发各种类型的乳化。

1.4　机械搅拌

机械搅拌强度过大时，会因液滴过于弥散，或因

大量气体夹杂在液相中生成泡沫，阻碍液滴聚集，造

成澄清室分相困难，容易诱发各种乳化。

1.5　相比

生产上常常由于相比控制不好而发生乳化现

象。主要有两种情形，一是设定的混合相比不合适，

在较强烈的搅拌下形成了水包油或油包水型乳化

物；二是由于某一级因流通不畅而改变了两相之间

正常的流量，形成了乳化物，再逐步扩散到其它各

级。这类乳化物严重时可形成高黏度胶体，经静置

澄清或过滤后，又恢复为清亮的有机相和水相，不夹

杂任何难溶固体物。

2　解决乳化的措施

如前所述，稀土萃取分离过程中产生乳化现象

的原因有多方面，只有针对具体原因采取相应的正

确措施，才能有效预防和消除乳化。经过总结和归

纳，主要常用措施如下。

2.1　水相控制

2.1.1　稀土浓度控制

针对水相稀土浓度过高或过低均不利于分相的

情况，应当控制适当的水相稀土浓度。初始进料溶液中的稀土金属离子浓度以1.3~1.8mol·L-1为宜，

而萃取槽除头尾少数几级外，大部分级中的水相稀

土浓度以1.3~2.0mol·L-1为宜。为了防止后续各

段萃余液稀土浓度逐渐降低，可采用稀土皂替换碱

皂的方式进行富集，并排除部分废水。在保证皂化

及反萃效果的前提下，尽量缩短皂化段及空白有机

相水洗段的级数。

2.1.2　平衡酸度控制

原料液进入萃取槽前应严格控制酸度保持在较

低水平。萃取段水相的酸度保持在0.1N以下为宜，

萃余废水酸度应控制在pH=3左右，反萃段末端酸

度以大于4N为宜。

2.1.3　杂质离子控制

Fe、Al杂质离子是引起萃取槽内乳化的重要因

素，因此，原料液进入萃取槽前，应尽可能除去Fe、

Al杂质离子，主要方法有调节pH=4~5、水解沉淀法、

环烷酸萃取法等。萃取槽应尽可能密封，以防止钢

铁架子腐蚀有铁锈掉入。当Fe、Al杂质离子因富

集超标严重而造成局部乳化时，可以通过加入少量

稀酸以提高槽体酸度、或加入少量空白有机相使有

机相变成连续相来消除，同时适当提高反萃液酸度，

使Fe、Al离子随反萃液逐步排出萃取槽。

2.2　有机相控制

2.2.1　残留负载量控制

严格监控空白循环有机相中的残余稀土浓度

（一般小于0.01M），定期检测其中的杂质负载离子

（主要是Fe、Al）的浓度，同时使反萃段末端保持较

高酸度，这可以有效保证空白循环有机相中的残留

负载量处于较低水平。同时注意监测循环有机相中

的萃取剂浓度并及时进行调整，这样可以有效防止

有机相因过饱和萃取而导致的乳化。

2.2.2　皂化度控制

皂化度偏高的有机相与稀土溶液接触，会产生

网状和块状乳化物，严重影响槽体流通和萃取收率。

另外，皂化度偏高，负载有机相的稀土浓度高，有机

相和水相的比重差减小，需要澄清的时间就长，尤其

在进料级附近。生产过程中应加强中控检验，发现

皂化度高时，应该及时下调碱液量，纠正皂化度。如

皂化段因皂化度偶然过高而引起严重乳化时，可以

适当增大空白有机相的流量，或在乳化部位加入适

量盐酸，促使其迅速缓解。63第 7 期 卢阶主等：简析稀土萃取乳化原因及解决措施

2.3　温度控制

针对萃取分离体系因温度偏低引起的乳化，可

以通过升高温度解决。萃取分离温度一般不应低于

15℃，但温度升高也会加大酸雾及煤油的挥发损失

量。比较理想的情况下，可以通过局部加热，使得萃

取槽内溶液的温度保持在25~50℃。

2.4　搅拌强度控制

针对搅拌强度过大引起的乳化，应改进搅拌系

统的设计，如减小搅拌桨叶的尺寸，提高搅拌桨的安

装高度等，但必须做到既要产生足够的抽力，又要使

两相混合均匀，同时又不宜过大，造成乳化，这在搅

拌设计时就应特别注意。作为特殊情形，在更换皮

带时，个别级的实际搅拌转速突然加大，也很容易诱

发乳化，生产中应引起注意。

2.5　相比控制

对于相比控制不好出现的乳化现象，可通过调

整相比来解决。首先是要设计合理的相比，其次要

注意级间是否流通正常，在更换皮带、清除固体三相

物之后或长时间停车后重新开车时，特别容易发生

局部流通量很不稳定的现象，容易诱发乳化。在实

际操作时要加强观察，遇到轻微乳化时，可以采用断

续开车、延长分相时间的方式来缓解乳化，防止乳化

加重。一般经过一段时间后这类乳化即可逐渐消除。

3　结语

稀土萃取分离过程中，产生乳化的具体原因较多，但概括起来主要有杂质元素影响、工艺参数偏

离、操作不当三大类。不同诱因产生的乳化现象可

能相同，但解决的方式却不同，因此某一乳化现象的

发生，可能是多方面因素综合作用的结果。由悬浮

物、过饱和萃取、相比失调引起的乳化，是日常生产

过程最常见的乳化现象。

预备合格的原料溶液，设定合理的工艺参数，加

强过程监控，严格执行操作程序，可以有效预防绝大

多数常见乳化的发生。当乳化发生时，要根据具体

情况，尽可能采取相应的简单措施，以达到缓解、消

除的目的，乳化最严重时，可以停车将乳化物清除，

在萃取槽外进行处理，并将处理后的有机相和水相

返回原位。

正确认识和判断各类乳化，采取有效措施，积极

预防乳化，并及时消除已发生的乳化，是稀土萃取分

离技术人员必须掌握的技能。参考文献：[1] 徐光宪，袁承业.稀土的溶剂萃取[M].北京：科学出版社，1991.[2] 孙金治.稀土冶金学[M].沈阳：东北工学院，1991.[3] 徐光宪.稀土[M].北京：冶金工业出版社，1995.[4] 傅洵，胡正水，正德宝，刘欢，胡小鹏.萃取体系第三相的生成、微观结构与应用研究——三相萃取体系研究进展[J].化学通报，2000(4)：13.[5] 杨俊海，周敬民，王丽梅.稀土萃取分离过程中乳化物的处理方法研究[J].稀土，2003，24(6)：25.[6] 杨桂林，彭福郑，刘志芬，等.稀土萃取分离过程三相乳化物的研究Ⅰ——无机杂质富集沉淀导致的乳化[J].稀有金属，2007，31(4)：547-552.

Reasons Analysis and Solution for Emulsification of Rare Earth Extraction

LU Jiezhu, LI Feilong

(Chinalco Guangxi Guosheng Rare Earth Development Co. Ltd., Chongzuo 532200, China)