CN101012500A - 从低钇中重型稀土矿中全分离高纯稀土氧化物的方法 - Google Patents

从低钇中重型稀土矿中全分离高纯稀土氧化物的方法 Download PDF

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王雅琼
魏晓廷
朱金玉
魏巍
刘斌
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Abstract

本发明涉及公开了一种从低钇中重型稀土矿中全分离高纯稀土氧化物的方法，以低钇中重型稀土矿为原料，应用超声萃取－电化学变价－化学处理综合分离技术生产高纯稀土氧化物La2O3、Ce2O3、Pr5O11、Nd2O3、Sm2O3、Eu2O3、Gd2O3、Tb4O7、Dy2O3、Er2O3、Y2O3，应用超声强化萃取技术进行萃取分组分离和分馏萃取；应用电化学氧化－还原技术实现氧化或者还原，控制稀土元素的存在价态，可以降低化学材料的消耗、减少污染、提高稀土提取过程的选择性，减轻分离负荷，减少稀土形态及铈价态转化，使反应条件趋向温和，本发明具有萃取速率快、萃取效率高、物料能循环利用，分离收率高，分离过程安全、可靠，是一种理想的清洁化全分离方案，也是综合经济效益比较理想的分离方案。

Description

从低钇中重型稀土矿中全分离高纯稀土氧化物的方法
技术领域：
本发明涉及一种从低钇中重型稀土矿中分离高纯稀土氧化物的方法，属湿法冶金领域。
背景技术：
高纯稀土氧化物是重要的稀土产品之一，纯度一般为99.00％～99.99％(如La2O3，Nd2O3，Eu2O3，Y2O3等)。由于高纯稀土氧化物产品具有特殊的物理化学性质，所以在工业部门及尖端技术领域具有较为广泛的用途。如99.99％的La2O3是高级光学玻璃的添加剂；超过99％的Nd2O3为稀土永磁材料的重要原料；99.99％的Eu2O3和Y2O3是彩电与节能灯用荧光粉的主要组分；超过99.95％的Tb4O7是荧光粉的激活剂；超过99％的Dy2O3作为钦铁硼永磁体的添加剂，可以提高磁体的矫顽力。此类产品在高新技术领域中的应用，已显示出它们是极为重要而且是不可缺少的材料。对这类产品的不断需求，推动了稀土工业的不断发展。高纯稀土产品在国内外均有广阔的市场，关键在于产品的质量和生产成本。特别是生产永磁材料所用的稀土氧化物有氧化钕、氧化镨、氧化镝、氧化铽、氧化铕等，产销接近于平衡，并没有过剩。
南方离子吸附型稀土矿是获得中、重稀土元素的主要资源，采用硫酸铵-草酸提取工艺，此法生产成本高，仅草酸的费用就占生产成本的一半以上，能耗大，且污染环境。近年来，开展了用萃取法从浸出液中制取氯化稀土的研究，取得了重大进展。如中国科学院长春应用化学研究所采用环烷酸离心萃取法制得的稀土溶液，其稀土浓度可达230～250g/L，可直接与后续的分离工艺衔接或制备氯化稀土产品。若是高忆离子吸附型稀土矿的浸出液，则可采用负载稀土有机相进料方式生产高纯氧化忆。已在矿山完成了半工业性试验，结果表明，环烷酸离心萃取工艺不仅大大降低了生产成本，节省了能耗，而且改善了矿山环境。若要转入大规模工业生产，可能需要解决一些化工问题，离心萃取器是实现萃取工艺的关键设备，它的放大设计及与工艺参数的匹配、调控等则是至关重要的。
目前来说我国稀土分离技术，特别是分离技术、冶炼技术方面已经主达到世界领先水平。我国的产量占到世界稀土消耗量的96％。
稀土矿中的稀土，一般呈难溶于水的碳酸盐、氟化物、磷酸盐、氧化物或硅酸盐等形态。必须通过各种化学变化将稀土转化为溶于水或无机酸的化合物，经过溶解、分离、净化、浓缩或灼烧等工序，制成各种混合稀土化合物如混合稀土氯化物，作为产品或分离单一稀土的原料。
由稀土矿分解后所得到的混合稀土化合物中，分离提取出单一纯稀土元素，在化学工艺上是比较复杂和困难的。其主要原因有二个，一是镧系元素之间的物理性质和化学性质十分相似，多数稀土离子半径居于相邻两元素之间，非常相近，在水溶液中都是稳定的三价态。稀土离子与水的亲和力大，因受水合物的保护，其化学性质非常相似，分离提纯极为困难。二是稀土矿分解后所得到的混合稀土化合物中伴生的杂质元素较多(如铀、钍、铌、钽、钛、锆、铁、钙、硅、氟、磷等)。因此，在分离稀土元素的工艺流程中，不但要考虑这十几个化学性质极其相近的稀土元素之间的分离，而且还必须考虑稀土元素同伴生的杂质元素之间的分离。
目前稀土分离的主流是萃取法、离子交换法和分级结晶法。前两种方法在过程上不连续，成本很高，提炼出的稀土元素纯度也较低，不能适应大规膜的工业生产。萃取法是利用物质在不同溶剂中具有不同溶解度的特点，进行物质分离的一种方法。利用有机溶剂从与其不相混溶的水溶液中把被萃取物提取分离出来的方法称之为有机溶剂液-液液萃取法，简称溶剂萃取法，它是一种把物质从一个液相转移到另一个液相的传质过程。溶剂萃取法在石油化工、有机化学、药物化学和分析化学方面应用较早。但近四十年来，由于原子能科学技术的发展，超纯物质及稀有元素生产的需要，溶剂萃取法在核燃料工业、稀有冶金等工业方面，得到了很大的发展。我国在萃取理论的研究、新型萃取剂的合成与应用和稀土元素分离的萃取工艺流程等方面，均达到了很高的水平。溶剂萃取法其萃取过程与分级沉淀、分级结晶、离子交换等分离方法相比，具有分离效果好、生产能力大、便于快速连续生产、易于实现自动控制等一系列优点，因而逐渐变成分离大量稀土的主要方法。
溶剂萃取法是一种重要的化工分离手段，它具有选择性好、传质快、分离效率高、处理量大、操作连续、设备简单等优点，已成为国内外单一稀土生产的主要方法。我国的稀土冶炼厂基本都采用P507和环烷酸萃取为主体技术的单一稀土分离流程，结合P507萃淋树脂色层，离子交换色层，氧化还原等分离技术，能生产出纯度为4～5N的单一稀土产品.在分离流程中拥有一批性能独特、水平先进的萃取工艺，可以这样认为，我国的稀十分离技术水平居国际前列，但是作为一项工业分离技术，通过生产实践的长期考验，它仍存在许多需进一步研究的化学和化工问题。
(1)萃取体系的问题
优化萃取体系的选择，关键在于萃取剂。P507(2-乙基己基磷酸单2-乙基己基酯)对稀土元素的平均分离系数(β为2.2～2.4，是优于P204(2-乙基己基磷酸双酯)萃取分离稀土的有效萃取剂，但存在以下不足：
(a)重稀土元素反萃取酸浓度高，特别是钪难于反萃完全。
(b)一些元素对的分离系数(β)较小，如Nd/Pr，Gd/Eu，Er/Y，Lu/Yb等的β值在1.4～1.8.
(c)在盐酸或硫酸介质中，重稀土离子的萃取速率较慢，达到萃取平衡的时间较长。会影响生产率的提高和经济效益。
环烷酸是我国独具特色的高纯钇分离萃取剂，但有以下缺点：
(a)萃取分离钇是在较高pH值下进行，故易受高价杂质金属离子影响而产生乳化。
(b)环烷酸是工业副产品，质量不稳定，水溶液中溶解度较大，用一段时间后要更新。
(c)由于La/Y分离系数小，并受温度影响，实际上仅用一个萃取剂分离制取荧光级氧化钇已遇到困难。
目前所进行的新萃取体系及溶液萃取配合物性质和结构的研究将有助于上述问题的解决。
(2)萃取设备
混合澄清槽具有对相比流速的变化适应性较强、易于操作等特点，是我国稀土生产中普遍采用的萃取设备。在工业生产中，为了保证槽体有高的级效率，往往要增加物相在混合室的停留时间，同时增加澄清时间，导致槽体总体积增大。通常情况下，澄清室与混合室的体积比为2.5～3。这主要是分散相颗粒小，难于聚集分相。为了提高分离效率和减小槽体有效体积，近年来国内外学者对混合澄清萃取器的设计作了许多改进，如分隔混合室为多隔层的研究，静电凝聚法可以加速相分离过程等等。稀土生产厂希望能有级效率高、槽体体积小、有机相夹带损失小、槽体内高价物质的积存量小等高效的萃取器来保证实现优化的萃取工艺。
(3)工艺间的衔接与三废问题
稀土生产流程是由不同的分离工艺优化组合而成。其中有萃取工艺间的相互衔接以及萃取工艺与后续的其它工艺间的衔接。除了萃余水相作为料液的衔接外，关键问题是有机相出口组分的工艺衔接，特别是重稀土组分，不论是作进一步分离的料液，还是反萃后制备产品的原料都不符合要求。由于萃余液及反萃液稀土浓度较低，酸度高，一般采用碱中和后，加热浓缩的办法进行处理后使用。这种办法不仅能耗高，大量余酸不能得到回收，操作复杂，设备损耗大，而且污染环境，并产生新的“三废”。因此，研究连续、简便的料液浓缩和除酸工艺是分离工艺衔接的关键，采用沉淀反萃可能是有效的途径之一。
但是，目前工业应用的溶剂萃取法的分离设备有混合澄清槽、离心萃取器等，提纯稀土所用的萃取剂有：以酸性磷酸酯为代表的阳离子萃取剂如P204、P507，以胺为代表的阴离子交换液N1923和以TBP、P350等中性磷酸酯为代表的溶剂萃取剂三种。这些萃取剂的粘度与比重都很高，与水不易分离。通常用煤油等溶剂将其稀释再用。萃取工艺过程一般可分为三个主要阶段：萃取、洗涤、反萃取。主要问题是：现有的稀土萃取分离生产流程也存在很多问题，如质量不稳定，成本高，能耗大，“三废”治理，萃取剂“中毒”等。这就对萃取分离的技术方法和设备提出了更多、更高的要求，必须有新的高效、简便的稀土分离流程(包括对现有工业生产流程的重大改进)来满足高科技材料对单一高纯或超高纯稀土产品的需要。
发明内容：
本发明的目的是提供一种从低钇中重型稀土矿中全分离高纯稀土氧化物的方法，以低钇中重型稀土矿作为原料，选用超声萃取-电化学变价-化学耦合技术分离稀土生产高纯La2O3、Ce2O3、Pr5O11、Nd2O3、Sm2O3、Eu2O3、Gd2O3、Tb4O7、Dy2O3、Er2O3、Y2O3等产品。
本发明采用了下列3种技术：
液-液超声萃取技术：在超声波作用下，对氯化稀土混合物进行超声萃取分组分离和超声分馏萃取；
电化学氧化-还原技术：在酸性稀土溶液中将Ce3+氧化为Ce4+的方法沉淀以及将高价铕(Eu3+)还原成低价铕(Eu2+)后使之与三价稀土分离；
化学法技术：用于稀土分离过程中的溶解、洗涤、净化及产品纯溶液的结晶沉淀与灼烧等过程。
实现本发明的工艺步骤如下：
(1)配料混合：在搅拌釜中加入盐酸、水者或经过稀土分离过程中的含盐酸和稀土元素的水溶液，然后加入低钇中重型稀土矿，经过固-液分离，除去非稀土元素杂质，得到含稀土的盐酸溶液。
(2)超声萃取分组：在超声萃取装置中，以P507为萃取剂，煤油为稀释剂进行萃取分组。水相为轻稀土(铈组)盐酸富集物；有机相为重稀土(钇组)盐酸富集物；水相进入下一步进一步分离处理，有机相进入第(8)步进一步分离处理；
P507萃取剂的酸性小于P204，可在低酸度下萃取和低酸度下反萃。这一特点弥补了P204攀取体系不适用于分离重稀土元素的不足。因此P507萃取剂的问世，使得在一种萃取体系中轻、中、重稀土元素的连续萃取分离工艺得以实现；
(3)溶剂萃取转型：以二(2-乙基己基)磷酸(简称P204)萃取剂，将上一步获得的水相-轻稀土(铈组)盐酸富集物为原料中的盐酸溶液中的稀土全部萃人有机相，而后以硫酸为反萃取液，可以将稀土盐酸溶液转化为稀土硫酸溶液，同时在萃取转型的过程中可以从萃余液中进一步除去Ca2+、Mg2+、Fe2+等杂质，并且通过控制反萃取剂浓度和流量使稀土溶液的浓度得到进一步富集，制得纯净的硫酸稀土溶液，水相作为第(1)步配料使用，有机萃取相可以循环使用；
(4)电化学氧化：将上一步水相硫酸盐富集物溶液进入电化学反应器的阳极室中，在酸性条件下，稀土溶液中的Ce3+氧化为Ce4+，同时产生硫酸铈沉淀，经过固-液分离，液相进入下一步处理；固相为硫酸铈粗品，硫酸铈粗品经过洗涤、溶解、净化、沉淀与灼烧，得到氧化铈产品；
(5)电化学还原：上一步经过固-液分离的液相为非铈轻稀土集物溶液进入上一步的电化学反应器的阴极室中，在酸性条件下，稀土溶液中的高价铕(Eu3+)还原成低价铕(Eu2+)后使之与三价稀土分离，同时产生硫酸亚铕沉淀，经过固-液分离，液相进入下一步进一步分离精制；固相为硫酸亚铕粗品，硫酸亚铕粗品经过洗涤、溶解、净化、沉淀与灼烧，得到氧化铕产品；
(6)超声萃取分组：将上一步经过固-液分离的液相为除铈和铕的轻稀土溶液进入在超声萃取分组装置中，将含有其它镧稀土元素氧化物17-28g/L的硫酸萃余液为料液，调节其pH至1-5，煤油为稀释剂进行萃取分组，有机相中P204的含量为1.0-1.5mol/L，有机相：水相(料液)为1-3∶1进行逆流萃取，可以得到水相为镧富集物、镧富集物经过洗涤、溶解、净化、沉淀与灼烧得到氧化镧产品；
(7)氧化镨、氧化钕超声萃取分离：逆流萃取的有机相得到的镨-钕富集物和钆-铽富集物；镨-钕富集物可以进一步分离精制生产氧化镨、氧化钕产品；钆-铽富集物进入第(9)超声萃取分馏提钆流程系列；
(8)超声萃取分组：以第(3)步超声萃取分组得到的有机相为重稀土(钇组)盐酸富集物为原料液，萃取液中含有钆、铽、镝、铒等中重稀土元素的有机相。在超声萃取分组装置中，以(0.2-0.7mol/L)的P507铵盐-(0.8-1.5mol/L)的P507-煤油、磺化煤油、200号汽油其中的一种为稀释剂，洗液中盐酸浓度为1.1-3.6mol/L，其流比为有机相∶有机料液∶洗液＝0.85-3.5∶1∶0.12-0.70。
经过该三出口超声分馏萃取分组分离的出口液分别为：萃余相(即出口水相)中主要含有钐、钆、铽等中轻稀土元素的钆-铽富集物等，稀土浓度为0.1-1.0mol/L，进入第(9)步超声萃取分馏提取钆流程系列；中间出口水相主要含有钆、铽、镝、钬等中重稀土元素的铽-镝富集物，进入第(11)步超声萃取分馏提取镝流程系列；洗涤段的出口水相中主要含有铒、铥、镱、镥、钇等重稀土元素的铒-钇富集物，进入第(13)步超声萃取分馏提取铒流程系列；洗涤段的出口有机相中主要为萃取液作为第(8)步的萃取液循环使用，洗涤段的出口水相中含盐酸和稀土元素的水溶液进入第(1)步的配料混合过程，用于稀土矿配料混合使用；
(9)超声萃取分馏提钆流程系列：以第(8)步超声萃取分组得到的钆-铽盐酸富集物和(或)第(7)步得到的钆-铽富集物为原料液，在超声萃取分馏提取钆装置中，以(0.2-0.7mol/L)的P507铵盐-(0.8-1.5mol/L)的P507-煤油、磺化煤油、200号汽油其中的一种为稀释剂，洗液中盐酸浓度为1.1-3.6mol/L，其流比为有机相∶有机料液∶洗液＝0.85-3.5∶1∶0.12-0.70。
在超声分馏萃取段的萃余相(即出口水相)中主要含有钐、钆等中轻稀土元素的富集物，可以进入第(2)步超声萃取分组流程，进一步分离和回收利用；在超声分馏萃取段的中间出口水相(即中间出口水相)中主要为纯铽的盐酸溶液；在超声洗涤段的萃余相(即出口水相)中主要为纯镝的盐酸溶液，可以进入第(11)步超声萃取分组提镝流程系的原料，进一步分离和回收利用；超声洗涤段的萃取相(即出有机相)中主要含有镝、钬等中重稀土元素盐酸的富集物，进入第(11)步超声萃取分馏提取镝流程系列；
(10)氧化铽产品(Tb4O7 99.999％)的生产：以上进一步的纯铽的盐酸溶液为原料，经过①氨中和沉淀除杂质：在TbCl3萃余相加入氨中和剂，调节pH值为3-5，其它稀土元素产生沉淀；②固-液分离：采用叶片式过滤装置中，固相除去非稀土杂质，经洗涤以回收有用材料，洗涤液体经处理后循环使用；在固-液分离器中分离出的TbCl3溶液去进一步分离精制；③硫化物沉淀法除去重金属杂质：用硫化物沉淀除重金属杂质，使TbCl3溶液进一步分离精制；④Tb(OH)3结晶沉淀：在精制的TbCl3溶液进一步加入氨，Tb(OH)3结晶沉淀析出，经过固-液分离，取氢氧化物沉淀物分析，如果纯度未达到产品要求，重复上述分离过程直至纯度达到要求为止；⑤盐酸溶解：采用精制的盐酸溶解上一步的氢氧化物沉淀物，制备精制的TbCl3溶液；⑥活性炭或者树脂吸附：在精制的TbCl3溶液中，采用活性炭或者树脂吸附，进一步除去杂质；⑦超声沉淀析出：超声作用下，在精制TbCl3溶液中加入碳酸铵、碳酸氢铵进行超声沉淀。用于制备荧光材料的氧化铽的粒度一般为2～10μm，直接用氢氧化铽灼烧得到的氧化铽难以符合要求，因此达到纯度要求的氢氧化铽沉淀物还必须经过盐酸溶解，碳酸氢铵沉淀成碳酸铽再灼烧成氧化铽的过程，在碳酸氢铵的过程中，非稀土杂质可以得到进一步的净化；⑧固-液分离：在固-液分离器中分离出的液相去进一步分离以获得单组分稀土产品；固相经洗涤以回收有用材料，洗涤液体经处理后循环使用；⑨干燥：在25-600℃干燥，获得碳酸铽产品；⑩煅烧：在600-1000℃下煅烧，获得Tb4O7高纯产品，氧化铽产品(Tb4O7 99.99％)。
(11)超声萃取分馏提镝流程系列：以第(8)步超声萃取分组得到的铽-镝盐酸富集物为原料液，在超声萃取分馏提取镝装置中，以(0.2-0.7mol/L)的P507铵盐-(0.8-1.5mol/L)的P507-煤油、磺化煤油、200号汽油其中的一种为稀释剂，洗液中盐酸浓度为1.1-3.6mol/L，其流比为有机相∶有机料液∶洗液＝0.85-3.5∶1∶0.12-0.70。
在超声分馏萃取段的萃余相(即出口水相)中主要含有钐、钆等中轻稀土元素的富集物，进入第(9)步超声萃取分馏提取铽流程系列，作为取铽的原料液；在超声分馏萃取段的中间出口水相(即中间出口水相)中主要为纯镝的盐酸溶液；在超声洗涤段的萃余相(即出口水相)中主要含有镝、钬、铒、铥等的盐酸溶液，洗涤段萃取相(即出有机相)中主要含有钬、铒、铥等重稀土元素盐酸的富集物，进入第(13)步超声萃取分馏提取铒流程系列，作为取铒的原料液，洗涤段水相为盐酸溶液，进入第(16)步进行处理；
(12)氧化镝产品(Dy2O3 99.999％)的生产：以上一步和(或)第(9)步中得到的纯镝的盐酸溶液为原料，经过①氨中和沉淀除杂质：在DyCl3萃余相加入氨中和剂，调节pH值为3-5，其它稀土元素产生沉淀；②固-液分离：采用叶片式过滤装置中，固相除去非稀土杂质，经洗涤以回收有用材料，洗涤液体经处理后循环使用；在固-液分离器中分离出的DyCl3溶液去进一步分离精制；③硫化物沉淀法除去重金属杂质：用硫化物沉淀除重金属杂质，使；④Dy(OH)3结晶沉淀：在精制的DyCl3溶液进一步加入氨，Dy(OH)3结晶沉淀析出，经过固-液分离，取氢氧化物沉淀物分析，如果纯度未达到产品要求，重复上述分离过程直至纯度达到要求为止；⑤盐酸溶解：采用精制的盐酸溶解上一步的氢氧化物沉淀物，制备精制的DyCl3溶液；⑥活性炭或者树脂吸附：在精制的DyCl3溶液中，采用活性炭或者树脂吸附，进一步除去杂质；⑦超声沉淀析出：在超声作用下，在精制DyCl3溶液中，以碳酸铵、碳酸氢铵超声沉淀。用于制备荧光材料的氧化镝的粒度一般为2～10μm，直接用氢氧化镝灼烧得到的氧化铽难以符合要求，因此达到纯度要求的氢氧化镝沉淀物还必须经过盐酸溶解，碳酸氢铵沉淀成碳酸镝再灼烧成氧化镝的过程，在碳酸氢铵的过程中，非稀土杂质可以得到进一步的净化；⑧固-液分离：在固-液分离器中分离出的液相去进一步分离以获得单组分稀土产品；固相经洗涤以回收有用材料，洗涤液体经处理后循环使用；⑨干燥：在25-600℃干燥，获得碳酸镝产品；⑩煅烧：在600-1000℃下煅烧，获得Dy2O3高纯产品，氧化镝产品(Dy2O3 99.99％)。
(13)超声萃取分馏提取铒流程系列：以第(8)步超声萃取分组得到的铒-钇盐酸富集物和(或)第(11)步超声萃取分馏提镝流程系列得到的铒-钇盐酸富集物为原料液，在超声萃取分馏提取铒装置中，以第(11)步得到有机相为萃取剂，洗液为1.1-3.6mol/L盐酸，其流比为有机相∶有机料液∶洗液为0.85-3.5∶1∶0.12-0.70进行超声萃取分馏提取铒操作。
在超声分馏萃取段的萃余相(即出口水相)中主要含有铽、钬、镝等中重稀土元素的富集物；在超声分馏萃取段的中间出口水相(即中间出口水相)中主要为纯铒的盐酸溶液；在超声洗涤段的萃余相(即出口水相)中主要含有铥、镱、镥等的重稀土元素盐酸富集物，洗涤段有机相中主要为有机萃取剂溶液，进入第(9)步超声萃取分馏提取铽流程系列循环使用，洗涤段水相为盐酸溶液，进入第(16)步进行处理；
(14)氧化铒产品(Er4O799.99％)的生产：以上进一步的纯铒的盐酸溶液为原料，经过①氨中和沉淀除杂质：在ErCl3萃余相加入氨中和剂，调节pH值为3-5，其它稀土元素产生沉淀；②固-液分离：采用叶片式过滤装置中，固相除去非稀土杂质，经洗涤以回收有用材料，洗涤液体经处理后循环使用；在固-液分离器中分离出的ErCl3溶液去进一步分离精制；③硫化物沉淀法除去重金属杂质：用硫化物沉淀除重金属杂质，使ErCl3溶液进一步分离精制；④Er(OH)3结晶沉淀：在精制的ErCl3溶液进一步加入氨，Er(OH)3结晶沉淀析出，经过固-液分离，取氢氧化物沉淀物分析，如果纯度未达到产品要求，重复上述分离过程直至纯度达到要求为止；⑤盐酸溶解：采用精制的盐酸溶解上一步的氢氧化物沉淀物，制备精制的ErCl3溶液；⑥活性炭或者树脂吸附：在精制的ErCl3溶液中，采用活性炭或者树脂吸附，进一步除去杂质；⑦超声沉淀析出：在超声作用下，在精制ErCl3溶液中，以碳酸铵、碳酸氢铵超声沉淀。用于制备荧光材料的氧化铒的粒度一般为2～10μm，直接用氢氧化铽灼烧得到的氧化铒难以符合要求，因此达到纯度要求的氢氧化铒沉淀物还必须经过盐酸溶解，碳酸氢铵沉淀成碳酸铽再灼烧成氧化铒的过程，在碳酸氢铵的过程中，非稀土杂质可以得到进一步的净化；⑧固-液分离：在固-液分离器中分离出的液相去进一步分离以获得单组分稀土产品；固相经洗涤以回收有用材料，洗涤液体经处理后循环使用；⑨干燥：在25-600℃干燥，获得碳酸铒产品；⑩煅烧：在600-1000℃下煅烧，获得Er2O3高纯产品，氧化铽产品(Er2O3 99.99％)；
(15)其它稀土元素的分离精制：以第(13)步超声萃取分馏提取铒流程中得到的铒-钇盐酸富集物中的钇达到一定浓度时，采用氨中和沉淀除杂质，调节pH值为4-6，其它稀土元素产生沉淀，经过固-液分离，采用环烷酸萃取萃取分馏提取钇，经过结晶沉淀、盐酸溶解、活性炭或者树脂吸附、以碳酸铵超声沉淀、干燥、煅烧，获得Er2O3高纯产品，氧化钇产品(Y2O3 99.99％)；
(16)流程中的资源利用和废水处理：在上述连续分离稀土元素的工艺中，随易稀土元素不断地被分离，萃余液中的稀土浓度越来越低。用低浓度的稀土溶液作为料液时，将会使萃取器的容量增大而导致设备投资、槽存有机相和稀土的量、生产运行费用升高，过于低时甚至会影响稀土分离效果和稀土收率。采用真空多效蒸发浓缩法提高稀土元素分离过程中的浓度，同时可以解决废处理问题。
进一步，萃取操作的工艺条件为：固液比为1000g∶(8-30)L，操作温度为5-50℃，超声作用强度为0.2-20.0W/cm2，超声频率为19-80kHz。
进一步，所述超声发生装置为探头式超声波发生器、振子式超声波发生器、振板式超声波发生器中的任一种。
所述超声萃取装置为釜式或槽式或管式容器。
进一步，以酸性磷酸酯为代表的阳离子萃取剂如P204、P507，以胺为代表的阴离子交换液N1923和以TBP、P350等中性磷酸酯为代表的溶剂萃取剂三种。这些萃取剂的粘度与比重都很高，与水不易分离。通常用煤油等溶剂将其稀释再用。
进一步，所述超声强化全分离流程由四个系列组成，分别为提取铽流程系列、提取镝流程系列、提取镝流程系列、提取铒流程系列和提取钇流程系列。该流程的特点是：每一流程系列由水相进料的分馏萃取流程(I)、有机相进裤的分馏萃取流程(II)以及逆流反萃流程三个子流程(III)组成。这三个子流程由负载稀土的有机相串联贯通。其中，子流程I的作用是分离待提取稀土元素与原子序数小于它的稀土元素；子流程n的作用是分离待提取稀土元素与原子序数大于它的稀土元素。子流程11采用有机相进料的优点是对于传统的以反萃余液作为下一次分离料液的工艺而言，省略了反萃取和料液中和调配过程，降诋了酸、碱的消耗。在这三个系列中，利用子流程n的萃取段加强水相中单一稀土产品中易萃组分稀土杂质的萃取，提高水相产品的纯度。例如提取试系列中，为了保证水相中试的纯度，可以提高S1的流量，但是此条件下试的被萃取量也会增加，使其回收率降低，也正是由于这一原因，此系列中的试后产品Dy只能是富集物。②三个系列之间，上一个系列的萃余液为下一系列的料液。为了满足下一系列萃取条件的要求，萃余液需要调解酸度。本流程中的料液酸度均为pH＝2.0，其它分离流程应视具体分离条件确定料液的酸度。③在多组分连续分离稀土元素的工艺中，随易萃稀土元素不断地被分离，萃余液中的稀土浓度越来越低。用低浓度的稀土溶液作为料液时，将会使萃取器的容量增大而导致设备投资、槽存有机相和稀土的量、生产运行费用升高，过于低时甚至会影响稀土分离效果和稀土收率。这是一个值得注意的间题。目前生产中解决该问题的方法有两种。
进一步，在上述分离稀土元素的工艺中的水相轻稀土(铈组)盐酸富集物的分离过程中，所述的电化学反应器为普通平板型电化学反应器，也可以是三维电化学反应器(如固定床电化学反应器、流化态床电化学反应器)；电化学反应器的阳极室和阴极室由隔离膜隔离，隔离膜优选阳离子膜，也可以是隔离膜；在电化学反应器的阳极室中，进行Ce3+的氧化为反应，在电化学反应器的阴极室中，进行Eu3+的还原反应，也可以采用2个电化学反应器分别进行Ce3+的氧化为反应和Eu3+的还原反应。
进一步，在上述连续分离稀土元素的工艺中，随易稀土元素不断地被分离，萃余液中的稀土浓度越来越低。用低浓度的稀土溶液作为料液时，将会使萃取器的容量增大而导致设备投资、槽存有机相和稀土的量、生产运行费用升高，过于低时甚至会影响稀土分离效果和稀土收率。因此在流程中，水量的利用除了返回到与工艺条件相匹配的单元过程进行循环利用外，采用真空多效蒸发浓缩法提高稀土元素分离过程中的浓度，同时可以解决废处理问题。真空多效蒸发浓缩法的操作的绝对压力为0.001-0.008Mpa，多效蒸发的效数为1-5效。
发明的优点：
(1)以南、北两种稀土矿同时为生产原料，经过前处理后，分组为轻、重稀土元素二组，可以使生产原料实现含有轻、中、重稀土元素的合理组合，可以实现稀土资源的充分利用和提高了分离生产设备的全流程利用效率，实现清洁生产；
(2)利用超声技术强化分离过程，大大提高了分离过程的速率和效率，改善稀土产品的质量，实现产品颗粒超细化并且粒度分布均匀；
(3)利用Ce4+、Eu2+二个稀土元素的变价特性，用电化学方法在同一个电化学反应器中同时实现氧化-还原，提高了电化学反应器的利用率，大大降低了电能的消耗，减少了普通电化学反应过程中Cl2、O2、H2的排放对环境的影响；
(4)利用NH3、NH4HCO3、(NH4)2CO3作为主要中和、稀土元素的结晶沉淀剂，以便回收利用富产物，大大降低了化学试剂的消耗，可以大幅度地降低生产成本；
(5)在轻稀土中分离过程中，用H2SO4作为酸性介质，可回收利用(NH4)2SO4，用作稀土离子矿就地浸泡的原料，充分利用了稀土资源，减少对环境的污染；
(6)主要生产设备可以共享，是江西离子型稀土可共享，大大降低设备投资费用；
(7)在本体系中，在流程中，H2O、酸、萃取剂等物料和稀土资源的利用除了返回到与工艺条件相匹配的单元过程进行循环利用外，采用真空多效蒸发浓缩法提高稀土元素分离过程中的浓度，同时可以解决废水处理问题，通过工艺的合理衔接和过程中设置空多效蒸发浓缩单元，将H2O、酸、萃取剂等物料和稀土资源均充分回收利用，实现了生产过程的零排放，满足清洁生产条件；
(8)萃取剂的回收利用在萃取同时实现了再生，大大降低了成本，而且避免了环境污染。
附图说明：
图1～3为本发明的工艺流程图。
具体实施方式：
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例一(间隙操作分离法)
主要设备：搅拌配料混合釜、探头式超声萃取设备、平板型阳离子膜电化学反应器、搅拌中和沉淀釜和真空过滤固液分离装置等；搅拌中和沉淀釜和真空过滤固液分离装置、电阻炉、纯水和纯酸设备以及分析测试仪器等等。
主要化工原料：以低钇中重型稀土矿(原料组成中La2O3、Ce2O3、Pr5O11、Nd2O3、Sm2O3、Eu2O3、Gd2O3、Tb4O7、Dy2O3、Er2O3、的质量分数较高)，盐酸、液氨、碳酸铵、碳酸氢铵、P507萃取剂、P204萃取剂、环烷酸萃取剂等；
(1)配料混合：在1000ml搅拌釜中，加入450ml水，称取30g稀土矿的浓硫酸焙烧物料(混合氧化稀土含量大于90％)加入搅拌釜中进行搅拌混合，用盐酸溶解稀土矿，使稀土进入溶液。经过过滤与洗涤，滤液送萃取，少量不溶渣送渣库堆存；
(2)超声萃取：采用超声频率为19.8kHz，250W的探头式超声发生器仪，以P507为萃取剂，煤油为稀释剂，将上述物料加入1000ml带夹套通冷却循环水的萃取器中，将超声发生器仪的探头置于该混合物料中，控制操作温度40℃进行萃取分组；在超声萃取装置中，水相为轻稀土(铈组)盐酸富集物；有机相为重稀土(钇组)盐酸富集物；水相进入下一步进一步分离处理，有机相进入第(8)步进一步分离处理；
(3)溶剂萃取转型：以二(2-乙基己基)磷酸(简称P2O4)萃取剂，将上一步获得的水相-轻稀土(铈组)盐酸富集物为原料中的盐酸溶液中的稀土全部萃人有机相，而后以硫酸为反萃取液，可以将稀土盐酸溶液转化为稀土硫酸溶液，同时在萃取转型的过程中可以从萃余液中进一步除去Ca2+、Mg2+、Fe2+等杂质，并且通过控制反萃取剂浓度和流量使稀土溶液的浓度得到进一步富集，制得纯净的硫酸稀土溶液，水相作为第(1)步配料使用，有机萃取相可以循环使用；
(4)电化学氧化：将上一步水相硫酸盐富集物溶液进入电化学反应器的阳极室中，在酸性条件下，稀土溶液中的Ce3+氧化为Ce4+，同时产生硫酸铈沉淀，经过固-液分离，液相进入下一步处理；固相为硫酸铈粗品，硫酸铈粗品经过洗涤、溶解、净化、沉淀与灼烧，得到氧化铈产品；
(5)电化学还原：上一步经过固-液分离的液相为非铈轻稀土集物溶液进入上一步的电化学反应器的阴极室中，在酸性条件下，稀土溶液中的高价铕(Eu3+)还原成低价铕(Eu2+)后使之与三价稀土分离，同时产生硫酸亚铕沉淀，经过固-液分离，液相进入下一步进一步分离精制；固相为硫酸亚铕粗品，硫酸亚铕粗品经过洗涤、溶解、净化、沉淀与灼烧，得到氧化铕产品；
(6)超声萃取分组：将上一步经过固-液分离的液相为除铈和铕的轻稀土溶液进入在超声萃取分组装置中，将含有其它镧稀土元素氧化物17-28g/L的硫酸萃余液为料液，调节其pH至1-5，煤油为稀释剂进行萃取分组，有机相中P204的含量为1.0-1.5mol/L，有机相∶水相(料液)为1-3∶1进行逆流萃取，可以得到水相为镧富集物、镧富集物经过洗涤、溶解、净化、沉淀与灼烧得到氧化镧产品；
(7)氧化镨、氧化钕超声萃取分离：逆流萃取的有机相得到的镨-钕富集物和钆-铽富集物；镨-钕富集物可以进一步分离精制生产氧化镨、氧化钕产品；钆-铽富集物进入第(9)超声萃取分馏提钆流程系列；
(8)超声萃取分组：以第(3)步超声萃取分组得到的有机相为重稀土(钇组)盐酸富集物为原料液，萃取液中含有钆、铽、镝、铒等中重稀土元素的有机相。在超声萃取分组装置中，以(0.2-0.7mol/L)的P507铵盐-(0.8-1.5mol/L)的P507-煤油、磺化煤油、200号汽油其中的一种为稀释剂，洗液中盐酸浓度为1.1-3.6mol/L，其流比为有机相∶有机料液∶洗液为0.85-3.5∶1∶0.12-0.70。
经过该三出口超声分馏萃取分组分离的出口液分别为：萃余相(即出口水相)中主要含有钐、钆、铽等中轻稀土元素的钆-铽富集物等，稀土浓度为0.1-1.0mol/L，进入第(9)步超声萃取分馏提取钆流程系列；中间出口水相主要含有钆、铽、镝、钬等中重稀土元素的铽-镝富集物，进入第(11)步超声萃取分馏提取镝流程系列；洗涤段的出口水相中主要含有铒、铥、镱、镥、钇等重稀土元素的铒-钇富集物，进入第(13)步超声萃取分馏提取铒流程系列；洗涤段的出口有机相中主要为萃取液作为第(8)步的萃取液循环使用，洗涤段的出口水相中含盐酸和稀土元素的水溶液进入第(1)步的配料混合过程，用于稀土矿配料混合使用；
(9)超声萃取分馏提钆流程系列：以第(8)步超声萃取分组得到的钆-铽盐酸富集物和(或)第(7)步得到的钆-铽富集物为原料液，在超声萃取分馏提取钆装置中，以(0.2-0.7mol/L)的P507铵盐-(0.8-1.5mol/L)的P507-煤油、磺化煤油、200号汽油其中的一种为稀释剂，洗液中盐酸浓度为1.1-3.6mol/L，其流比为有机相∶有机料液∶洗液为0.85-3.5∶1∶0.12-0.70。
在超声分馏萃取段的萃余相(即出口水相)中主要含有钐、钆等中轻稀土元素的富集物，可以进入第(2)步超声萃取分组流程，进一步分离和回收利用；在超声分馏萃取段的中间出口水相(即中间出口水相)中主要为纯铽的盐酸溶液；在超声洗涤段的萃余相(即出口水相)中主要为纯镝的盐酸溶液，可以进入第(11)步超声萃取分组提镝流程系的原料，进一步分离和回收利用；超声洗涤段的萃取相(即出有机相)中主要含有镝、钬等中重稀土元素盐酸的富集物，进入第(11)步超声萃取分馏提取镝流程系列；
(10)氧化铽产品(Tb4O7 99.99％)的生产：以上进一步的纯铽的盐酸溶液为原料，经过①氨中和沉淀除杂质：在TbCl3萃余相加入氨中和剂，调节pH值为3-5，其它稀土元素产生沉淀；②固-液分离：采用叶片式过滤装置中，固相除去非稀土杂质，经洗涤以回收有用材料，洗涤液体经处理后循环使用；在固-液分离器中分离出的TbCl3溶液去进一步分离精制；③硫化物沉淀法除去重金属杂质：用硫化物沉淀除重金属杂质，使TbCl3溶液进一步分离精制；④Tb(OH)3结晶沉淀：在精制的TbCl3溶液进一步加入氨，Tb(OH)3结晶沉淀析出，经过固-液分离，取氢氧化物沉淀物分析，如果纯度未达到产品要求，重复上述分离过程直至纯度达到要求为止；⑤盐酸溶解：采用精制的盐酸溶解上一步的氢氧化物沉淀物，制备精制的TbCl3溶液；⑥活性炭或者树脂吸附：在精制的TbCl3溶液中，采用活性炭或者树脂吸附，进一步除去杂质；⑦超声沉淀析出：超声作用下，在精制TbCl3溶液中加入碳酸铵、碳酸氢铵进行超声沉淀。用于制备荧光材料的氧化铽的粒度一般为2～10μm，直接用氢氧化铽灼烧得到的氧化铽难以符合要求，因此达到纯度要求的氢氧化铽沉淀物还必须经过盐酸溶解，碳酸氢铵沉淀成碳酸铽再灼烧成氧化铽的过程，在碳酸氢铵的过程中，非稀土杂质可以得到进一步的净化；⑧固-液分离：在固-液分离器中分离出的液相去进一步分离以获得单组分稀土产品；固相经洗涤以回收有用材料，洗涤液体经处理后循环使用；⑨干燥：在25-600℃干燥，获得碳酸铽产品；⑩煅烧：在600-1000℃下煅烧，获得Tb4O7高纯产品，氧化铽产品(Tb4O7 99.99％)。
(11)超声萃取分馏提镝流程系列：以第(8)步超声萃取分组得到的铽-镝盐酸富集物为原料液，在超声萃取分馏提取镝装置中，以(0.2-0.7mol/L)的P507铵盐-(0.8-1.5mol/L)的P507-煤油、磺化煤油、200号汽油其中的一种为稀释剂，洗液中盐酸浓度为1.1-3.6mol/L，其流比为有机相∶有机料液∶洗液为0.85-3.5∶1∶0.12-0.70。
在超声分馏萃取段的萃余相(即出口水相)中主要含有钐、钆等中轻稀土元素的富集物，进入第(9)步超声萃取分馏提取铽流程系列，作为取铽的原料液；在超声分馏萃取段的中间出口水相(即中间出口水相)中主要为纯镝的盐酸溶液；在超声洗涤段的萃余相(即出口水相)中主要含有镝、钬、铒、铥等的盐酸溶液，洗涤段萃取相(即出有机相)中主要含有钬、铒、铥等重稀土元素盐酸的富集物，进入第(13)步超声萃取分馏提取铒流程系列，作为取铒的原料液，洗涤段水相为盐酸溶液，进入第(16)步进行处理；
(12)氧化镝产品(Dy2O3 99.99％)的生产：以上一步和(或)第(9)步中得到的纯镝的盐酸溶液为原料，经过①氨中和沉淀除杂质：在DyCl3萃余相加入氨中和剂，调节pH值为3-5，其它稀土元素产生沉淀；②固-液分离：采用叶片式过滤装置中，固相除去非稀土杂质，经洗涤以回收有用材料，洗涤液体经处理后循环使用；在固-液分离器中分离出的DyCl3溶液去进一步分离精制；③硫化物沉淀法除去重金属杂质：用硫化物沉淀除重金属杂质，使；④Dy(OH)3结晶沉淀：在精制的DyCl3溶液进一步加入氨，Dy(OH)3结晶沉淀析出，经过固-液分离，取氢氧化物沉淀物分析，如果纯度未达到产品要求，重复上述分离过程直至纯度达到要求为止；⑤盐酸溶解：采用精制的盐酸溶解上一步的氢氧化物沉淀物，制备精制的DyCl3溶液；⑥活性炭或者树脂吸附：在精制的DyCl3溶液中，采用活性炭或者树脂吸附，进一步除去杂质；⑦超声沉淀析出：在超声作用下，在精制DyCl3溶液中，以碳酸铵、碳酸氢铵超声沉淀。用于制备荧光材料的氧化镝的粒度一般为2～10μm，直接用氢氧化镝灼烧得到的氧化铽难以符合要求，因此达到纯度要求的氢氧化镝沉淀物还必须经过盐酸溶解，碳酸氢铵沉淀成碳酸镝再灼烧成氧化镝的过程，在碳酸氢铵的过程中，非稀土杂质可以得到进一步的净化；⑧固-液分离：在固-液分离器中分离出的液相去进一步分离以获得单组分稀土产品；固相经洗涤以回收有用材料，洗涤液体经处理后循环使用；⑨干燥：在25-600℃干燥，获得碳酸镝产品；⑩煅烧：在600-1000℃下煅烧，获得Dy2O3高纯产品，氧化镝产品(Dy2O3 99.99％)。
(13)超声萃取分馏提取铒流程系列：以第(8)步超声萃取分组得到的铒-钇盐酸富集物和(或)第(11)步超声萃取分馏提镝流程系列得到的铒-钇盐酸富集物为原料液，在超声萃取分馏提取铒装置中，以第(11)步得到有机相为萃取剂，洗液为1.1-3.6M盐酸，其流比为有机相∶有机料液∶洗液＝0.85-3.5∶1∶0.12-0.70进行超声萃取分馏提取铒操作。
在超声分馏萃取段的萃余相(即出口水相)中主要含有铽、钬、镝等中重稀土元素的富集物；在超声分馏萃取段的中间出口水相(即中间出口水相)中主要为纯铒的盐酸溶液；在超声洗涤段的萃余相(即出口水相)中主要含有铥、镱、镥等的重稀土元素盐酸富集物，洗涤段有机相中主要为有机萃取剂溶液，进入第(9)步超声萃取分馏提取铽流程系列循环使用，洗涤段水相为盐酸溶液，进入第(16)步进行处理；
(14)氧化铒产品(Er4O7 99.999％)的生产：以上进一步的纯铒的盐酸溶液为原料，经过①氨中和沉淀除杂质：在ErCl3萃余相加入氨中和剂，调节pH值为3-5，其它稀土元素产生沉淀；②固-液分离：采用叶片式过滤装置中，固相除去非稀土杂质，经洗涤以回收有用材料，洗涤液体经处理后循环使用；在固-液分离器中分离出的EeCl3溶液去进一步分离精制；③硫化物沉淀法除去重金属杂质：用硫化物沉淀除重金属杂质，使ErCl3溶液进一步分离精制；④Er(OH)3结晶沉淀：在精制的ErCl3溶液进一步加入氨，Er(OH)3结晶沉淀析出，经过固-液分离，取氢氧化物沉淀物分析，如果纯度未达到产品要求，重复上述分离过程直至纯度达到要求为止；⑤盐酸溶解：采用精制的盐酸溶解上一步的氢氧化物沉淀物，制备精制的ErCl3溶液；⑥活性炭或者树脂吸附：在精制的ErCl3溶液中，采用活性炭或者树脂吸附，进一步除去杂质；⑦超声沉淀析出：在超声作用下，在精制EeCl3溶液中，以碳酸铵、碳酸氢铵超声沉淀。用于制备荧光材料的氧化铒的粒度一般为2～10μm，直接用氢氧化铽灼烧得到的氧化铒难以符合要求，因此达到纯度要求的氢氧化铒沉淀物还必须经过盐酸溶解，碳酸氢铵沉淀成碳酸铽再灼烧成氧化铒的过程，在碳酸氢铵的过程中，非稀土杂质可以得到进一步的净化；⑧固-液分离：在固-液分离器中分离出的液相去进一步分离以获得单组分稀土产品；固相经洗涤以回收有用材料，洗涤液体经处理后循环使用；⑨干燥：在25-600℃干燥，获得碳酸铒产品；⑩煅烧：在600-1000℃下煅烧，获得Er2O3高纯产品，氧化铽产品(Er2O3 99.99％)；
(15)其它稀土元素的分离精制：以第(13)步超声萃取分馏提取铒流程中得到的铒-钇盐酸富集物中的钇达到一定浓度时，采用氨中和沉淀除杂质，调节pH值为4-6，其它稀土元素产生沉淀，经过固-液分离，采用环烷酸萃取分馏提取钇，经过结晶沉淀、盐酸溶解、活性炭或者树脂吸附、以碳酸铵超声沉淀、干燥、煅烧，获得Er2O3高纯产品，氧化钇产品(Y2O3 99.999％)，同时得到(Ho～Lu)2O3产品；
(16)流程中的资源利用和废水处理：在上述连续分离稀土元素的工艺中，随易稀土元素不断地被分离，萃余液中的稀土浓度越来越低。用低浓度的稀土溶液作为料液时，将会使萃取器的容量增大而导致设备投资、槽存有机相和稀土的量、生产运行费用升高，过于低时甚至会影响稀土分离效果和稀土收率。采用真空多效蒸发浓缩法提高稀土元素分离过程中的浓度，同时可以解决废处理问题。
采用该工艺可获得9种产品和2种中间产品；工艺流程较短，而且工艺过程稳定，作业方便，设备易于解决与维修，产品的实收率和总回收率较高。
实施例二(连续操作分离法)
主要设备：搅拌配料混合釜、槽式超声萃取设备、固定床阳离子膜电化学反应器、搅拌中和沉淀釜和真空过滤固液分离装置、各种泵、电动机、PVC板(制作萃取器)、塘玻璃反应罐、电阻炉、纯水和纯酸设备以及分析测试仪器等等。
主要化工原料：以低钇中重型稀土矿(原料组成中La2O3、Ce2O3、Pr5O11、Nd2O3、Sm2O3、Eu2O3、Gd2O3、Tb4O7、Dy2O3、Er2O3的质量分数较高)，盐酸、液氨、碳酸铵、碳酸氢铵、P507萃取剂、P204萃取剂、环烷酸萃取剂等。
(1)配料混合：在1000ml搅拌釜中，加入450ml水，称取30g稀土矿的浓硫酸焙烧物料(混合氧化稀土含量大于90％)加入搅拌釜中进行搅拌混合，用盐酸溶解稀土矿，使稀土进入溶液。经过过滤与洗涤，滤液送萃取，少量不溶渣送渣库堆存；
(2)超声萃取：将上述物料加入带夹套通冷却循环水的长方体槽式超声萃取设备中，操作温度为5-50℃，超声作用强度为0.2-20.0W/cm2，超声频率为19-80kHz。以P507为萃取剂，煤油为稀释剂，控制操作温度40℃进行萃取分组；在超声萃取装置中，水相为轻稀土(铈组)盐酸富集物；有机相为重稀土(钇组)盐酸富集物；水相进入下一步进一步分离处理，有机相进入第(8)步进一步分离处理；
(3)溶剂萃取转型：以二(2-乙基己基)磷酸(简称P2O4)萃取剂，将上一步获得的水相-轻稀土(铈组)盐酸富集物为原料中的盐酸溶液中的稀土全部萃人有机相，而后以硫酸为反萃取液，可以将稀土盐酸溶液转化为稀土硫酸溶液，同时在萃取转型的过程中可以从萃余液中进一步除去Ca2+、Mg2+、Fe2+等杂质，并且通过控制反萃取剂浓度和流量使稀土溶液的浓度得到进一步富集，用EDTA络合滴定法测定溶液中混合稀土的浓度，制得纯净的硫酸稀土溶液；水相作为第(1)步配料使用；有机萃取相可以循环使用；
(4)电化学氧化：将上一步水相硫酸盐富集物溶液进入固定床阳离子膜电化学反应器的阳极室中，在酸性条件下，稀土溶液中的Ce3+氧化为Ce4+，电化学氧化反应的挥作温度为40-50℃，操作电流密度为500-2000A/m2，电流效率为50-95％之间，电解过程中同时产生硫酸铈沉淀，经过固-液分离，液相进入下一步处理；固相为硫酸铈粗品，硫酸铈粗品经过洗涤、溶解、净化、沉淀与灼烧，得到氧化铈产品；
(5)电化学还原：上一步经过固-液分离的液相为非铈轻稀土集物溶液进入上一步的固定床阳离子膜电化学反应器的阴极室中，在酸性条件下，稀土溶液中的高价铕(Eu3+)还原成低价铕(Eu2+)后使之与三价稀土分离，同时产生硫酸亚铕沉淀，经过固-液分离，液相进入下一步进一步分离精制；固相为硫酸亚铕粗品，硫酸亚铕粗品粗品经过洗涤、溶解、净化、沉淀与灼烧，得到氧化铕产品；
(6)超声萃取分组：将上一步经过固-液分离的液相为非铈和铕轻稀土溶液进入在超声萃取分组装置中，将含有其它镧稀土元素氧化物17-28g/L的硫酸萃余液为料液，调节其pH至1-5，煤油为稀释剂进行萃取分组，有机相中P204的含量为1.0-1.5mol/L，有机相∶水相(料液)为1-3∶1进行逆流萃取，可以得到水相为镧富集物、镧富集物经过洗涤、溶解、净化、沉淀与灼烧得到氧化镧产品；
P204萃取剂的酸性较高，具有较好的耐酸碱性能，而且不需皂化也有很高的萃取容量，这得它在处理轻稀土溶液方面具有独特的优越性质；
(7)氧化镨、氧化钕超声萃取分离：以煤油为稀释剂，有机相中P204的含量为1.0-1.5mol/L，有机相∶水相(料液)为1-3∶1进行逆流萃取，逆流萃取的有机相得到的镨-钕富集物和钆-铽富集物；镨-钕富集物可以进一步分离精制生产氧化镨、氧化钕产品；钆-铽富集物进入第(9)超声萃取分馏提钆流程系列；
(8)超声萃取分组：以第(3)步超声萃取分组得到的有机相为重稀土(钇组)盐酸富集物为原料液，萃取液中含有钆、铽、镝、铒等中重稀土元素的有机相。在超声萃取分组装置中，以(0.2-0.7mol/L)的P507铵盐-(0.8-1.5mol/L)的P507-煤油、磺化煤油、200号汽油其中的一种为稀释剂，洗液中盐酸浓度为1.1-3.6mol/L，其流比为有机相∶有机料液∶洗液为0.85-3.5∶1∶0.12-0.70。
经过该三出口超声分馏萃取分组分离的出口液分别为：萃余相(即出口水相)中主要含有钐、钆、铽等中轻稀土元素的钆-铽富集物等，稀土浓度为0.1-1.0mol/L，进入第(9)步超声萃取分馏提取钆流程系列；中间出口水相主要含有钆、铽、镝、钬等中重稀土元素的铽-镝富集物，进入第(11)步超声萃取分馏提取镝流程系列；洗涤段的出口水相中主要含有铒、铥、镱、镥、钇等重稀土元素的铒-钇富集物，进入第(13)步超声萃取分馏提取铒流程系列；洗涤段的出口有机相中主要为萃取液作为第(8)步的萃取液循环使用，洗涤段的出口水相中含盐酸和稀土元素的水溶液进入第(1)步的配料混合过程，用于稀土矿配料混合使用；
(9)超声萃取分馏提钆流程系列：以第(8)步超声萃取分组得到的钆-铽盐酸富集物和(或)第(7)步得到的钆-铽富集物为原料液，在超声萃取分馏提取钆装置中，以(0.2-0.7mol/L)的P507铵盐-(0.8-1.5mol/L)的P507-煤油、磺化煤油、200号汽油其中的一种为稀释剂，洗液中盐酸浓度为1.1-3.6mol/L，其流比为有机相∶有机料液∶洗液为0.85-3.5∶1∶0.12-0.70。
在超声分馏萃取段的萃余相(即出口水相)中主要含有钐、钆等中轻稀土元素的富集物，可以进入第(2)步超声萃取分组流程，进一步分离和回收利用；在超声分馏萃取段的中间出口水相(即中间出口水相)中主要为纯铽的盐酸溶液；在超声洗涤段的萃余相(即出口水相)中主要为纯镝的盐酸溶液，可以进入第(11)步超声萃取分组提镝流程系的原料，进一步分离和回收利用；超声洗涤段的萃取相(即出有机相)中主要含有镝、钬等中重稀土元素盐酸的富集物，进入第(11)步超声萃取分馏提取镝流程系列；
(10)氧化铽产品(Tb4O799.99％)的生产：以上进一步的纯铽的盐酸溶液为原料，经过①氨中和沉淀除杂质：在TbCl3萃余相加入氨中和剂，调节pH值为3-5，其它稀土元素产生沉淀；②固-液分离：采用叶片式过滤装置中，固相除去非稀土杂质，经洗涤以回收有用材料，洗涤液体经处理后循环使用；在固-液分离器中分离出的TbCl3溶液去进一步分离精制；③硫化物沉淀法除去重金属杂质：用硫化物沉淀除重金属杂质，使TbCl3溶液进一步分离精制；④Tb(OH)3结晶沉淀：在精制的TbCl3溶液进一步加入氨，Tb(OH)3结晶沉淀析出，经过固-液分离，取氢氧化物沉淀物分析，如果纯度未达到产品要求，重复上述分离过程直至纯度达到要求为止；⑤盐酸溶解：采用精制的盐酸溶解上一步的氢氧化物沉淀物，制备精制的TbCl3溶液；⑥活性炭或者树脂吸附：在精制的TbCl3溶液中，采用活性炭或者树脂吸附，进一步除去杂质；⑦超声沉淀析出：超声作用下，在精制TbCl3溶液中加入碳酸铵、碳酸氢铵进行超声沉淀。用于制备荧光材料的氧化铽的粒度一般为2～10μm，直接用氢氧化铽灼烧得到的氧化铽难以符合要求，因此达到纯度要求的氢氧化铽沉淀物还必须经过盐酸溶解，碳酸氢铵沉淀成碳酸铽再灼烧成氧化铽的过程，在碳酸氢铵的过程中，非稀土杂质可以得到进一步的净化；⑧固-液分离：在固-液分离器中分离出的液相去进一步分离以获得单组分稀土产品；固相经洗涤以回收有用材料，洗涤液体经处理后循环使用；⑨干燥：在25-600℃干燥，获得碳酸铽产品；⑩煅烧：在600-1000℃下煅烧，获得Tb4O7高纯产品，氧化铽产品(Tb4O7 99.99％)。
(11)超声萃取分馏提镝流程系列：以第(8)步超声萃取分组得到的铽-镝盐酸富集物为原料液，在超声萃取分馏提取镝装置中，以(0.2-0.7mol/L)的P507铵盐-(0.8-1.5mol/L)的P507-煤油、磺化煤油、200号汽油其中的一种为稀释剂，洗液中盐酸浓度为1.1-3.6mol/L，其流比为有机相∶有机料液∶洗液为0.85-3.5∶1∶0.12-0.70。
在超声分馏萃取段的萃余相(即出口水相)中主要含有钐、钆等中轻稀土元素的富集物，进入第(9)步超声萃取分馏提取铽流程系列，作为取铽的原料液；在超声分馏萃取段的中间出口水相(即中间出口水相)中主要为纯镝的盐酸溶液；在超声洗涤段的萃余相(即出口水相)中主要含有镝、钬、铒、铥等的盐酸溶液，洗涤段萃取相(即出有机相)中主要含有钬、铒、铥等重稀土元素盐酸的富集物，进入第(13)步超声萃取分馏提取铒流程系列，作为取铒的原料液，洗涤段水相为盐酸溶液，进入第(16)步进行处理；
(12)氧化镝产品(Dy2O3 99.99％)的生产：以上一步和(或)第(9)步中得到的纯镝的盐酸溶液为原料，经过①氨中和沉淀除杂质：在DyCl3萃余相加入氨中和剂，调节pH值为3-5，其它稀土元素产生沉淀；②固-液分离：采用叶片式过滤装置中，固相除去非稀土杂质，经洗涤以回收有用材料，洗涤液体经处理后循环使用；在固-液分离器中分离出的DyCl3溶液去进一步分离精制；③硫化物沉淀法除去重金属杂质：用硫化物沉淀除重金属杂质，使；④Dy(OH)3结晶沉淀：在精制的DyCl3溶液进一步加入氨，Dy(OH)3结晶沉淀析出，经过固-液分离，取氢氧化物沉淀物分析，如果纯度未达到产品要求，重复上述分离过程直至纯度达到要求为止；⑤盐酸溶解：采用精制的盐酸溶解上一步的氢氧化物沉淀物，制备精制的DyCl3溶液；⑥活性炭或者树脂吸附：在精制的DyCl3溶液中，采用活性炭或者树脂吸附，进一步除去杂质；⑦超声沉淀析出：在超声作用下，在精制DyCl3溶液中，以碳酸铵、碳酸氢铵超声沉淀。用于制备荧光材料的氧化镝的粒度一般为2～10μm，直接用氢氧化镝灼烧得到的氧化铽难以符合要求，因此达到纯度要求的氢氧化镝沉淀物还必须经过盐酸溶解，碳酸氢铵沉淀成碳酸镝再灼烧成氧化镝的过程，在碳酸氢铵的过程中，非稀土杂质可以得到进一步的净化；⑧固-液分离：在固-液分离器中分离出的液相去进一步分离以获得单组分稀土产品；固相经洗涤以回收有用材料，洗涤液体经处理后循环使用；⑨干燥：在25-600℃干燥，获得碳酸镝产品；⑩煅烧：在600-1000℃下煅烧，获得Dy2O3高纯产品，氧化镝产品(Dy2O3 99.99％)。
(13)超声萃取分馏提取铒流程系列：以第(8)步超声萃取分组得到的铒-钇盐酸富集物和(或)第(11)步超声萃取分馏提镝流程系列得到的铒-钇盐酸富集物为原料液，在超声萃取分馏提取铒装置中，以第(11)步得到有机相为萃取剂，洗液为1.1-3.6mol/L盐酸，其流比为有机相∶有机料液∶洗液为0.85-3.5∶1∶0.12-0.70进行超声萃取分馏提取铒操作。
在超声分馏萃取段的萃余相(即出口水相)中主要含有铽、钬、镝等中重稀土元素的富集物；在超声分馏萃取段的中间出口水相(即中间出口水相)中主要为纯铒的盐酸溶液；在超声洗涤段的萃余相(即出口水相)中主要含有铥、镱、镥等的重稀土元素盐酸富集物，洗涤段有机相中主要为有机萃取剂溶液，进入第(9)步超声萃取分馏提取铽流程系列循环使用，洗涤段水相为盐酸溶液，进入第(16)步进行处理；
(14)氧化铒产品(Er4O7 99.99％)的生产：以上进一步的纯铒的盐酸溶液为原料，经过①氨中和沉淀除杂质：在ErCl3萃余相加入氨中和剂，调节pH值为3-5，其它稀土元素产生沉淀；②固-液分离：采用叶片式过滤装置中，固相除去非稀土杂质，经洗涤以回收有用材料，洗涤液体经处理后循环使用；在固-液分离器中分离出的ErCl3溶液去进一步分离精制；③硫化物沉淀法除去重金属杂质：用硫化物沉淀除重金属杂质，使ErCl3溶液进一步分离精制；④Er(OH)3结晶沉淀：在精制的ErCl3溶液进一步加入氨，Er(OH)3结晶沉淀析出，经过固-液分离，取氢氧化物沉淀物分析，如果纯度未达到产品要求，重复上述分离过程直至纯度达到要求为止；⑤盐酸溶解：采用精制的盐酸溶解上一步的氢氧化物沉淀物，制备精制的ErCl3溶液；⑥活性炭或者树脂吸附：在精制的ErCl3溶液中，采用活性炭或者树脂吸附，进一步除去杂质；⑦超声沉淀析出：在超声作用下，在精制ErCl3溶液中，以碳酸铵、碳酸氢铵超声沉淀。用于制备荧光材料的氧化铒的粒度一般为2～10μm，直接用氢氧化铽灼烧得到的氧化铒难以符合要求，因此达到纯度要求的氢氧化铒沉淀物还必须经过盐酸溶解，碳酸氢铵沉淀成碳酸铽再灼烧成氧化铒的过程，在碳酸氢铵的过程中，非稀土杂质可以得到进一步的净化；⑧固-液分离：在固-液分离器中分离出的液相去进一步分离以获得单组分稀土产品；固相经洗涤以回收有用材料，洗涤液体经处理后循环使用；⑨干燥：在25-600℃干燥，获得碳酸铒产品；⑩煅烧：在600-1000℃下煅烧，获得Er2O3高纯产品，氧化铽产品(Er2O3 99.99％)；
(15)其它稀土元素的分离精制：以第(13)步超声萃取分馏提取铒流程中得到的铒-钇盐酸富集物中的钇达到一定浓度时，采用氨中和沉淀除杂质，调节pH值为4-6，其它稀土元素产生沉淀，经过固-液分离，采用环烷酸萃取萃取分馏提取钇，经过结晶沉淀、盐酸溶解、活性炭或者树脂吸附、以碳酸铵超声沉淀、干燥、煅烧，获得Er2O3高纯产品，氧化钇产品(Y2O3 99.99％)，同时得到(Ho～Lu)2O3产品；
(16)流程中的资源利用和废水处理：在上述连续分离稀土元素的工艺中，随易稀土元素不断地被分离，萃余液中的稀土浓度越来越低。用低浓度的稀土溶液作为料液时，将会使萃取器的容量增大而导致设备投资、槽存有机相和稀土的量、生产运行费用升高，过于低时甚至会影响稀土分离效果和稀土收率。采用真空多效蒸发浓缩法提高稀土元素分离过程中的浓度，同时可以解决废处理问题。
主要工艺条件：
①有机相组成为，1.5mol/LP507一煤油，皂化率＝40％，
②料液氯化稀土浓度分别是，提Er和提Tb系列为1.0mol/L，提Dy系列为0.8mol/L；
③萃取工艺的溶液浓度见表1；
④各萃取工艺的流比见表2。
表1  萃取工艺的溶液浓度
溶液 F(料液) W1(洗液) H1(反液) H2(全反液) N(氨水)
HCl/(mol/L) PH＝2.0 3.3 2.5 5.0 2.0
表2  各萃取工艺的流比
 液比 VS∶VF∶VW1  (VS+VS1)∶VH1  VS1∶VH1∶VN  (VS+VS1)∶VH2  (VS+VS1)∶VW
 Er系列 20∶2∶3  20∶3  5∶4∶2  5∶1  2∶1
 Tb系列 40∶3∶5  71∶9  31∶9∶0  71∶14  71∶24
 Dy系列 35∶5∶6  51∶6.5  16∶6.5∶2  51∶10  3∶1
环烷酸-混合醇-RECl3体系提取Y2O3
(1)工艺流程  环烷酸萃取稀土元素的序列中的Y位于最后，工业中利用这一性质来生产氧化钇。①环烷酸萃取稀土元素的pH值在4.7～5.2范围内，很多非稀土杂质在这个酸度下发生水解反应，生成絮状的氢氧化物，引起有机相乳化，影响萃取生产。因此料液在萃取前必须除去这些杂质；稀土溶液中加人硫化钠、硫化铵可以使重金属离子生成硫化物沉淀，从溶液中除去；溶液中的铁、铝杂质也可以调节pH≥4.5使其生成氢氧化物沉淀，与氯化稀土溶掖分离。用上述的化学沉淀分离方法可以除去稀土溶液中的大部分杂质，但有时仍不能满足环烷酸萃取的需要。对此可以采用环烷酸单级萃取使剩余杂质在萃取时以界面污析出，而后再集中处理界面污的方法[25]，也可以采用先用N235(三烷基胺)萃取体系除大部分铁、铅、锌等杂质，而后再接环烷酸单级萃取的方法。此工艺中的两种钇产品的纯度分别为：高纯氧化钇Y2O3/∑REO≥99.99％；钇富集物Y2O3/∑REO≥94％(占原料中的14％)。高纯氧化钇的收率为(包括草酸沉淀、灼烧)85％。
(3)工艺条件
①有机相皂化值：NH+＝0.6mol/L。
②料液稀土浓度：RECl3＝0.8mol/L；pH＝2～3。
③洗液和反液浓度：w1＝2.6mol/L HCl；H1＝1.27mol/L HCl；H2＝3.0mol/L HCl。
本发明的目的在于提出一种能够大大提高低钇中重型稀土矿萃取过程速率和萃取效率的超声萃取工艺和方法。利用本工艺提取的各类稀土产品，具有高质量高稳定性的优势，竞争力很强，经济效益前景看好。采用该工艺可获得9种产品和2种中间产品；工艺流程较短，而且工艺过程稳定，作业方便，设备易于解决与维修，产品的实收率和总回收率较高。

Claims (7)

1、从低钇中重型稀土矿中全分离高纯稀土氧化物的方法，以低钇中重型稀土矿为原料，其特征是：采用超声萃取-电化学变价-化学处理联合分离技术生产高纯稀土氧化物，包括如下工艺步骤：
(1)配料混合：在搅拌釜中加入盐酸、水或稀土分离过程中产生的含盐酸和稀土元素的水溶液，然后加入低钇中重型稀土矿，经过固-液分离，除去非稀土元素杂质，得到稀土盐酸溶液；
(2)超声萃取分组：在超声萃取装置中，以P507为萃取剂，煤油为稀释剂进行萃取分组。水相为轻稀土(铈组)盐酸富集物；有机相为重稀土(钇组)盐酸富集物；水相转下一步分离处理，有机相转第(8)步分离处理；
(3)溶剂萃取转型：以P204为萃取剂，将上一步获得的水相-轻稀土(铈组)的盐酸溶液中的稀土全部萃入有机相，然后以硫酸为反萃取液，将稀土盐酸溶液转化为稀土硫酸溶液，同时在萃取转型的过程中从萃余液中进一步除去Ca2+、Mg2+、Fe2+等杂质，并且通过控制反萃取剂浓度和流量使稀土得到进一步富集，制得纯净的硫酸稀土溶液，水相作为第(1)步配料使用，有机萃取相可以循环使用；
(4)电化学氧化：上一步水相的稀土硫酸盐富集物溶液进入电化学反应器的阳极室中，在酸性条件下，将稀土溶液中的Ce3+氧化为Ce4+，同时产生Ce(SO4)2沉淀，经过固-液分离，液相进入下一步处理；固相为硫酸铈粗品，硫酸铈粗品经过洗涤、溶解、净化、沉淀与灼烧，得到氧化铈产品；
(5)电化学还原：上一步经过固-液分离得到的非铈轻稀土富集液进入上一步的电化学反应器的阴极室中，在酸性条件下，稀土溶液中的高价铕Eu3+被还原成低价铕Eu2+后，产生硫酸亚铕沉淀，经过固-液分离，与其它三价稀土分离。液相转下一步分离精制；固相为硫酸亚铕粗品，硫酸亚铕粗品经过洗涤、溶解、净化、沉淀与灼烧，得到氧化铕产品；
(6)超声萃取分组：上一步经过固-液分离得到的已除去铈和铕的轻稀土溶液进入超声萃取分组装置中，将含有其它镧稀土元素氧化物17-28g/L的硫酸萃余液为料液，调节其pH至1-5，煤油为稀释剂进行萃取分组，有机相中P204的含量为1.0-1.5mol/L，有机相：水相(料液)为1-3∶1进行逆流萃取，可以得到水相为镧富集物、镧富集物，经过洗涤、溶解、净化、沉淀与灼烧得到氧化镧产品；
(7)氧化镨、氧化钕超声萃取分离：逆流萃取有机相得到镨-钕富集物和钆-铽富集物；镨-钕富集物可以进一步分离精制生产氧化镨、氧化钕产品。钆-铽富集物进入第(9)超声萃取分馏提钆流程系列；
(8)超声分馏萃取分组：以第(3)步超声萃取分组得到的重稀土(钇组)硫酸盐富集液(有机相)为原料液，萃取液中含有钆、铽、镝、铒等中重稀土元素有机相，在超声分馏萃取分组装置中，以(0.2-0.7)mol/L的P507铵盐-(0.8-1.5)mol/L的P507-煤油、磺化煤油、200号汽油其中的一种为稀释剂，洗液中盐酸浓度为1.1-3.6mol/L，其流比为有机相∶有机料液∶洗液为0.85-3.5∶1∶0.12-0.70；经过该三出口超声分馏萃取分组分离的出口液分别为：萃余相(即出口水相)中主要含有钐、钆、铽等中轻稀土元素的钆-铽富集物等，稀土浓度为0.1-1.0mol/L，进入第(9)步超声萃取分馏提取钆流程系列；中间出口水相主要含有钆、铽、镝、钬等中重稀土元素的铽-镝富集物，进入第(11)步超声萃取分馏提取镝流程系列；洗涤段的出口水相中主要含有铒、铥、镱、镥、钇等重稀土元素的铒-钇富集物，进入第(13)步超声萃取分馏提取铒流程系列；洗涤段的出口有机相中主要为萃取液作为第(8)步的萃取液循环使用，洗涤段的出口水相中含盐酸和稀土元素的水溶液进入第(1)步的配料混合过程，用于稀土矿配料混合使用；
(9)超声萃取分馏提钆流程系列：以第(8)步超声萃取分组得到的钆-铽盐酸富集物和(或)第(7)步得到的钆-铽富集物为原料液，在超声萃取分馏提取钆装置中，以(0.2-0.7)mol/L的P507铵盐-(0.8-1.5)mol/L的P507-煤油、磺化煤油、200号汽油其中的一种为稀释剂，洗液中盐酸浓度为1.1-3.6mol/L，其流比为有机相∶有机料液∶洗液为0.85-3.5∶1∶0.12-0.70；
在超声分馏萃取段的萃余相(即出口水相)主要为含有钐、钆等中轻稀土元素的富集物，可以进入第(2)步超声萃取分组流程，进一步分离和回收利用；超声分馏萃取段的中间出口水相(即中间出口水相)主要为纯铽的盐酸溶液；超声洗涤段的萃余相(即出口水相)主要为纯镝的盐酸溶液，可以进入第(11)步作为超声萃取分组提镝流程系的原料，进一步分离和回收利用；超声洗涤段的萃取相(即出有机相)主要是含有镝、钬等中重稀土元素的富集物，进入第(11)步超声萃取分馏提取镝流程系列；
(10)氧化铽产品(Tb4O7 99.99％)的生产：用上进一步的纯铽盐酸溶液作为原料，经过下列处理步骤获得Tb4O7含量为99.99％的高纯产品；具体处理步骤包括：
①氨中和沉淀除杂质：在TbCl3萃余相加入氨中和剂，调节pH值为3-5，其它稀土元素产生沉淀；
②固-液分离：采用叶片式过滤装置中，固相除去非稀土杂质，经洗涤以回收有用材料，洗涤液体经处理后循环使用；在固-液分离器中分离出的TbCl3溶液去进一步分离精制；
③硫化物沉淀法除去重金属杂质：用硫化物沉淀除重金属杂质，使TbCl3溶液进一步分离精制；
④Tb(OH)3结晶沉淀：在精制的TbCl3溶液进一步加入氨，Tb(OH)3结晶沉淀析出，经过固-液分离，取氢氧化物沉淀物分析，如果纯度未达到产品要求，重复上述分离过程直至纯度达到要求为止；
⑤盐酸溶解：采用精制的盐酸溶解上一步的氢氧化物沉淀物，制备精制的TbCl3溶液；
⑥活性炭或者树脂吸附：在精制的TbCl3溶液中，采用活性炭或树脂吸附，进一步除去杂质；
⑦超声沉淀析出：超声作用下，在精制TbCl3溶液中加入碳酸铵、碳酸氢铵进行超声沉淀；用于制备荧光材料的氧化铽的粒度一般为2～10μm，直接用氢氧化铽灼烧得到的氧化铽难以符合要求，因此达到纯度要求的氢氧化铽沉淀物还必须经过盐酸溶解，碳酸氢铵沉淀成碳酸铽再灼烧成氧化铽的过程，在碳酸氢铵的过程中，非稀土杂质可以得到进一步的净化；
⑧固-液分离：在固-液分离器中分离出的液相去进一步分离以获得单组分稀土产品；固相经洗涤以回收有用材料，洗涤液体经处理后循环使用；
⑨干燥、煅烧：在25-600℃干燥，获得碳酸铽产品；碳酸铽在600-1000℃下煅烧，了获得纯度为99.999％高纯氧化铽(Tb4O7)；
(11)超声萃取分馏提镝流程系列：以第(8)步超声萃取分组得到的铽-镝盐酸富集物为原料液，在超声萃取分馏提取镝装置中，以(0.2-0.7)mol/L的P507铵盐-(0.8-1.5)mol/L的P507-煤油、磺化煤油、200号汽油其中的一种为稀释剂，洗液中盐酸浓度为1.1-3.6mol/L，其流比为有机相∶有机料液∶洗液为0.85-3.5∶1∶0.12-0.70；
在超声分馏萃取段的萃余相(即出口水相)中主要为含有钐、钆等中轻稀土元素的富集物，进入第(9)步超声萃取分馏提取铽流程系列，作为取铽的原料液；在超声分馏萃取段的中间出口水相(即中间出口水相)中主要为纯镝的盐酸溶液；在超声洗涤段的萃余相(即出口水相)中主要含有镝、钬、铒、铥等的盐酸溶液，洗涤段萃取相(即出有机相)中主要含有钬、铒、铥等重稀土元素盐酸的富集物，进入第(13)步超声萃取分馏提取铒流程系列，作为取铒的原料液，洗涤段水相为盐酸溶液，进入第(16)步进行处理；
(12)氧化镝产品(Dy2O3 99.999％)的生产：以上一步和(或)第(9)步中得到的纯镝的盐酸溶液为原料，经过①氨中和沉淀除杂质：在DyCl3萃余相加入氨中和剂，调节pH值为3-5，其它稀土元素产生沉淀；②固-液分离：采用叶片式过滤装置中，固相除去非稀土杂质，经洗涤以回收有用材料，洗涤液体经处理后循环使用；在固-液分离器中分离出的DyCl3溶液去进一步分离精制；③硫化物沉淀法除去重金属杂质：用硫化物沉淀除重金属杂质，使；④Dy(OH)3结晶沉淀：在精制的DyCl3溶液进一步加入氨，Dy(OH)3结晶沉淀析出，经过固-液分离，取氢氧化物沉淀物分析，如果纯度未达到产品要求，重复上述分离过程直至纯度达到要求为止；⑤盐酸溶解：采用精制的盐酸溶解上一步的氢氧化物沉淀物，制备精制的DyCl3溶液；⑥活性炭或者树脂吸附：在精制的DyCl3溶液中，采用活性炭或者树脂吸附，进一步除去杂质；⑦超声沉淀析出：在超声作用下，在精制DyCl3溶液中，以碳酸铵、碳酸氢铵超声沉淀；用于制备荧光材料的氧化镝的粒度一般为2～10μm，直接用氢氧化镝灼烧得到的氧化铽难以符合要求，因此达到纯度要求的氢氧化镝沉淀物还必须经过盐酸溶解，碳酸氢铵沉淀成碳酸镝再灼烧成氧化镝的过程，在碳酸氢铵的过程中，非稀土杂质可以得到进一步的净化；⑧固-液分离：在固-液分离器中分离出的液相去进一步分离以获得单组分稀土产品；固相经洗涤以回收有用材料，洗涤液体经处理后循环使用；⑨干燥：在25-600℃干燥，获得碳酸镝产品；⑩煅烧：在600-1000℃下煅烧，获得Dy2O3高纯产品，氧化镝产品(Dy2O3 99.99％)；
(13)超声萃取分馏提取铒流程系列：以第(8)步超声萃取分组得到的铒-钇盐酸富集物和(或)第(11)步超声萃取分馏提镝流程系列得到的铒-钇盐酸富集物为原料液，在超声萃取分馏提取铒装置中，以第(11)步得到有机相为萃取剂，洗液为1.1-3.6mol/L盐酸，其流比为有机相∶有机料液∶洗液为0.85-3.5∶1∶0.12-0.70进行超声萃取分馏提取铒操作；
在超声分馏萃取段的萃余相(即出口水相)中主要含有铽、钬、镝等中重稀土元素的富集物；在超声分馏萃取段的中间出口水相(即中间出口水相)中主要为纯铒的盐酸溶液；在超声洗涤段的萃余相(即出口水相)中主要含有铥、镱、镥等的重稀土元素盐酸富集物，洗涤段有机相中主要为有机萃取剂溶液，进入第(9)步超声萃取分馏提取铽流程系列循环使用，洗涤段水相为盐酸溶液，进入第(16)步进行处理；
(14)氧化铒产品(Er4O7 99.99％)的生产：以上进一步的纯铒的盐酸溶液为原料，经过①氨中和沉淀除杂质：在ErCl3萃余相加入氨中和剂，调节pH值为3-5，其它稀土元素产生沉淀；②固-液分离：采用叶片式过滤装置中，固相除去非稀土杂质，经洗涤以回收有用材料，洗涤液体经处理后循环使用；在固-液分离器中分离出的ErCl3溶液去进一步分离精制；③硫化物沉淀法除去重金属杂质：用硫化物沉淀除重金属杂质，使ErCl3溶液进一步分离精制；④Er(OH)3结晶沉淀：在精制的ErCl3溶液进一步加入氨，Er(OH)3结晶沉淀析出，经过固-液分离，取氢氧化物沉淀物分析，如果纯度未达到产品要求，重复上述分离过程直至纯度达到要求为止；⑤盐酸溶解：采用精制的盐酸溶解上一步的氢氧化物沉淀物，制备精制的ErCl3溶液；⑥活性炭或者树脂吸附：在精制的ErCl3溶液中，采用活性炭或者树脂吸附，进一步除去杂质；⑦超声沉淀析出：在超声作用下，在精制ErCl3溶液中，以碳酸铵、碳酸氢铵超声沉淀；用于制备荧光材料的氧化铒的粒度一般为2～10μm，直接用氢氧化铽灼烧得到的氧化铒难以符合要求，因此达到纯度要求的氢氧化铒沉淀物还必须经过盐酸溶解，碳酸氢铵沉淀成碳酸铽再灼烧成氧化铒的过程，在碳酸氢铵的过程中，非稀土杂质可以得到进一步的净化；⑧固-液分离：在固-液分离器中分离出的液相去进一步分离以获得单组分稀土产品；固相经洗涤以回收有用材料，洗涤液体经处理后循环使用；⑨干燥：在25-600℃干燥，获得碳酸铒产品；⑩煅烧：在600-1000℃下煅烧，获得Er2O3高纯产品，氧化铽产品(Er2O3 99.99％)；
(15)其它稀土元素的分离精制：以第(13)步超声萃取分馏提取铒流程中得到的铒-钇盐酸富集物中的钇达到一定浓度时，采用氨中和沉淀除杂质，调节pH值为4-6，其它稀土元素产生沉淀，经过固-液分离，采用环烷酸萃取萃取分馏提取钇，经过结晶沉淀、盐酸溶解、活性炭或者树脂吸附、以碳酸铵超声沉淀、干燥、煅烧，获得Er2O3高纯产品，氧化钇产品(Y2O3 99.99％)；
(16)流程中的资源利用和废水处理：在上述连续分离稀土元素的工艺中，随易稀土元素不断地被分离，萃余液中的稀土浓度越来越低；用低浓度的稀土溶液作为料液时，将会使萃取器的容量增大而导致设备投资、槽存有机相和稀土的量、生产运行费用升高，过于低时甚至会影响稀土分离效果和稀土收率；采用真空多效蒸发浓缩法提高稀土元素分离过程中的浓度，同时可以解决废处理问题。
2、根据权利要求1所述从低钇中重型稀土矿中全分离高纯稀土氧化物的方法，其特征是：萃取操作的工艺条件为：固液比为1000g∶(8-30)L，操作温度为5-50℃，超声作用强度为0.2-20.0W/cm2，超声频率为19-80kHz。
3、根据权利要求1所述从低钇中重型稀土矿中全分离高纯稀土氧化物的方法，其特征是：所述超声发生装置为探头式超声波发生器、振子式超声波发生器、振板式超声波发生器中的任一种。
4、根据权利要求1所述从低钇中重型稀土矿中全分离高纯稀土氧化物的方法，其特征是：萃取过程中使用的超声萃取装置为釜式或槽式或管式容器。
5、根据权利要求1所述从低钇中重型稀土矿中全分离高纯稀土氧化物的方法，其特征是：在超声强化中重稀土萃取工艺及方法全流程由四个系列组成，分别为提取铽流程系列、提取镝流程系列、提取镝流程系列、提取铒流程系列和提取钇流程系列，每一流程系列由水相进料的分馏萃取流程(I)、有机相进裤的分馏萃取流程(II)以及逆流反萃流程三个子流程(III)组成，这三个子流程由负载稀土的有机相串联贯通，其中，子流程I的作用是分离待提取稀土元素与原子序数小于它的稀土元素；子流程n的作用是分离待提取稀土元素与原子序数大于它的稀土元素，子流程11采用有机相进料的优点是对于传统的以反萃余液作为下一次分离料液的工艺而言，省略了反萃取和料液中和调配过程，降低了酸、碱的消耗，在这三个系列中，利用子流程n的萃取段加强水相中单一稀土产品中易萃组分稀土杂质的萃取，提高水相产品的纯度，例如提取试系列中，为了保证水相中试的纯度，可以提高S1的流量，但是此条件下试的被萃取量也会增加，使其回收率降低，也正是由于这一原因，此系列中的试后产品Dy只能是富集物；②三个系列之间，上一个系列的萃余液为下一系列的料液，为了满足下一系列萃取条件的要求，萃余液需要调解酸度；本流程中的料液酸度均为pH＝2.0，其它分离流程应视具体分离条件确定料液的酸度；③在多组分连续分离稀土元素的工艺中，随易萃稀土元素不断地被分离，萃余液中的稀土浓度越来越低，用低浓度的稀土溶液作为料液时，将会使萃取器的容量增大而导致设备投资、槽存有机相和稀土的量、生产运行费用升高，过于低时甚至会影响稀土分离效果和稀土收率。
6、根据权利要求1所述从低钇中重型稀土矿中全分离高纯稀土氧化物的方法，其特征是：在上述分离稀土元素的工艺中的水相轻稀土(铈组)硫酸盐富集物的分离过程中，所述的电化学反应器为普通平板型电化学反应器，也可以是三维电化学反应器(如固定床电化学反应器、流化态床电化学反应器)；电化学反应器的阳极室和阴极室由隔离膜隔离，隔离膜优选阳离子膜。在电化学反应器的阳极室中，进行Ce3+的氧化为反应，在电化学反应器的阴极室中，进行Eu3+的还原反应，也可以采用2个电化学反应器分别进行Ce3+的氧化为反应和Eu3+的还原反应。
7、根据权利要求1所述从低钇中重型稀土矿中全分离高纯稀土氧化物的方法，其特征是：在上述连续分离稀土元素的工艺中，随稀土元素不断地被分离，萃余液中的稀土浓度越来越低，用低浓度的稀土溶液作为料液时，将会使萃取器的容量增大而导致设备投资、槽存有机相和稀土的量、生产运行费用升高，过于低时甚至会影响稀土分离效果和稀土收率，因此在流程中，水量的利用除了返回到与工艺条件相匹配的单元过程进行循环利用外，采用真空多效蒸发浓缩法提高稀土元素分离过程中的浓度，同时可以解决废处理问题，真空多效蒸发浓缩法的操作的绝对压力为0.001-0.008Mpa，多效蒸发的效数为1-5效。
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