CN102936461B

CN102936461B - 一种富铈稀土抛光粉及其制备方法

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Publication number: CN102936461B
Application number: CN201210455219.1A
Authority: CN
Inventors: 李梅; 柳召刚; 杨来东; 胡艳宏; 王觅堂; 张永强
Original assignee: Inner Mongolia University of Science and Technology
Current assignee: Inner Mongolia University of Science and Technology
Priority date: 2012-11-14
Filing date: 2012-11-14
Publication date: 2014-07-30
Anticipated expiration: 2032-11-14
Also published as: CN102936461A

Abstract

本发明公开了一种富铈稀土抛光粉的制备方法，包括如下步骤：在可溶性富铈混合稀土盐溶液和纯铈稀土盐溶液中，加入沉淀剂得到含铈混合稀土沉淀和纯铈稀土沉淀；纯铈稀土沉淀经过氟化得到氟化铈，氟化铈经过预焙烧后与含铈混合稀土沉淀混合并湿球磨、喷雾干燥、高温焙烧制得富铈稀土抛光粉。本发明通过采用对单一组分的铈沉淀全氟化、预焙烧并与含铈混合稀土沉淀球磨这种新工艺，使生产的富铈稀土抛光粉的体积中心粒径D₅₀≦2.5μm，最大粒径D₁₀₀≦8μm，比表面积为2～6m²/g；并具有分散性好，粒度分布窄的特点，产品质量易控制，抛光粉的耐磨性与抛光精度得到提高。

Description

一种富铈稀土抛光粉及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种富铈稀土抛光粉及其制备方法，特别是CeO₂/TREO≧55%的富铈稀土抛光粉的生产方法，更确切的说是关于一种中位粒径小、粒度分布窄、抛光精度高的富铈稀土抛光粉及其制备方法。

背景技术

稀土抛光粉主要用于平板玻璃、透镜、光掩膜、眼镜、LCD和宝石等的抛光。稀土抛光粉主要成分为CeO₂。

自上世纪稀土抛光粉问世以来，产量和应用领域快速增长。但目前，我国生产的抛光粉与国外进口产品相比，档次较低，差距较大，且品种和牌号较少。近年来，液晶显示器、电子精密器件和高端光学元件对抛光粉的要求越来越高。

目前，市场上广泛使用的稀土抛光粉是混合稀土抛光粉，从颜色上分为两种，即白粉和红粉。白粉的颜色发白，其主要成分为CeO₂和少量氧化镧。红粉的颜色发红，主要成分除了氧化镧、氧化铈外，还有氧化镨，其呈现红色。

国内产品主要以白粉为主，而主要的生产工艺有两种，即一种是先氟化后沉淀，在稀土料液中加入少量氟化剂进行氟化，后加沉淀剂沉淀，但此方法由于形成的稀土氟化物颗粒极小，后期固液分离困难。另一种工艺是先沉淀后氟化，即先加入沉淀剂沉淀、固液分离后氟化，此方法由于固液分离容易，为抛光粉的主要生产工艺。

中国专利CN101284983A公开了一种超细的稀土抛光粉的制备方法，采用铈离子盐溶液，加入沉淀剂沉淀后，向浆料中加入铵盐和F^-调节离子强度，经陈化、固液分离、焙烧后得到稀土抛光粉。此方法在沉淀后向母液中加铵盐和F^-离子，使得溶液粘度增大，固液分离困难且加入铵根增加污水处理难度，不利于环保和降低成本。

中国专利CN102031063A公开了一种稀土抛光粉的生产方法，将稀土碳酸盐与铵盐按一定比例混料后在400℃下烘干、粉碎后高温焙烧。此方法产品质量不稳定，难以控制，且生产过程中排放废气，污染环境。

发明内容

本发明需要解决的技术问题就在于克服现有技术的缺陷，提供一种富铈稀土抛光粉及其制备方法，本发明制备的是一种超细、粒度均匀的富铈稀土抛光粉，利用本方法制备的富铈稀土抛光粉的体积中心粒径D₅₀≦2.5μm，D₁₀₀≦8μm，并具有分散性好，粒度分布窄的特点，产品质量易控制，抛光粉的耐磨性与抛光精度得到提高抛光精度高，易于工业生产。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

本发明提供了一种富铈稀土抛光粉，所述富铈稀土抛光粉的体积中心粒径D₅₀≦2.5μm，最大粒径D₁₀₀≦8μm，氟的含量占抛光粉质量百分比在4%～10%之间。

本发明同时提供了一种所述的富铈稀土抛光粉的制备方法，制备步骤为：

1）、沉淀：在富铈混合稀土盐溶液和纯铈稀土盐溶液中分别加入沉淀剂，得到富铈混合稀土沉淀和纯铈稀土沉淀；

2）、氟化：将制备的纯铈稀土沉淀加水调浆后与氟化剂反应，使纯铈稀土沉淀全氟化，即得到氟化铈；

3）、预焙烧：将全氟化的纯铈稀土沉淀即氟化铈在200℃～500℃焙烧3～10h；

4）、球磨：将预焙烧后铈的氟化物与富铈混合稀土沉淀混合并湿球磨0.5～5h小时；

5）、喷雾干燥：将湿磨后的混合浆料在100～250℃下喷雾干燥，制得抛光粉前驱体；

6）、焙烧：将喷雾干燥后的抛光粉前驱体在750～1100℃下焙烧3～10h，即制得富铈的稀土抛光粉，氟的含量占抛光粉质量百分比在4～10%之间。

富铈混合稀土盐溶液和纯铈稀土盐溶液为富铈混合稀土或铈的硝酸盐、氯化盐或是它们的混合盐溶液，其稀土浓度REO为20～100g/L。

纯铈稀土，其纯度为CeO₂/TREO≧98%；富铈混合稀土，其CeO₂/TREO≧55%，富铈混合稀土中含有其它的稀土元素为La、Pr、Nd中的一种或多种，TREO为稀土总量。

富铈混合稀土盐溶液与纯铈稀土盐溶液在20～80℃温度下预热。

所述沉淀剂为碳酸氢铵、氨水、碳酸铵中的一种或两种的混合物。

沉淀剂的浓度为0.5～1.8mol/l，并在20～80℃温度下预热。

所述氟化剂为氢氟酸、氟硅酸、氟化铵中的一种或多种；全氟化反应温度为20～70℃，0.5～3h反应完毕。

所述球磨步骤中富铈混合稀土沉淀以氧化物计与氟化铈的重量比（2.5～5）：1。

经球磨、过筛后喷雾干燥的温度为90～250℃，喷雾干燥时间为0.5～3h；焙烧步骤中焙烧温度为650～1100℃，焙烧时间为3～10h。

本发明制备的富铈稀土抛光粉，生产过程中污染小，易过滤；产品粒度较小，粒度分布范围窄，其体积中心粒径D₅₀≦2.5μm，D₁₀₀≦8μm；焙烧前的氟化物和碳酸稀土经过球磨后，粒度小，成分均匀，减少了抛光粉在焙烧过程中团聚的发生，同时焙烧后成分均匀，产品性能稳定，抛光能力大，抛光精度高，分散性好，产品质量波动小，粉体活性高，可作LCD和光学玻璃镜头等高级光学玻璃的抛光材料。

附图说明

图1为实施例2制备的抛光粉的X衍射谱图。

图2为实施例1制备的抛光粉粒度分布图。

图3为实施例2制备的抛光粉粒度分布图。

具体实施方式

实施例1

取50g/l的氯化镧铈溶液（CeO_-2/TREO=65.7%、La₂O_-3/TREO=34.2%、Pr₆O₁₁/TREO≤0.1%、Nd₂O₃/TREO≤0.1%）2000ml和50g/l的氯化铈溶液500ml，于50℃下预热0.5h。分别加入50℃下预热0.5h的碳酸氢铵溶液至pH=7，停止滴加，反应完全后在40℃下陈化2h后过滤，得到碳酸镧铈和碳酸铈待用。

碳酸铈加水调浆后加入21ml氢氟酸（40%），于50℃反应0.5h后于50℃陈化2h，过滤，在350℃预焙烧2.5h后，得到氟化铈。

氟化铈与制备的碳酸镧铈混合，调浆，球磨0.5h，于150℃喷雾干燥。然后进行焙烧，升温速率6℃/min，500℃保温0.5h后再900℃焙烧5h。即得到富铈稀土抛光粉。

测得其比表面积为4.822 m²/g，D₅₀=1.58μm，D₁₀₀=2.89μm。

图2为实施例1制备的抛光粉粒度分布图。

实施例2

取80g/l的氯化镧铈溶液（CeO_-2/TREO=64.3%、La₂O_-3/TREO=33.2%、Pr₆O₁₁/TREO=2.4%、Nd₂O₃/TREO≤0.1%）1250ml和100g/l的氯化铈溶液220ml，于50℃下预热0.5h。分别滴加在50℃预热0.5h的0.9mol/l的碳酸氢铵溶液，至pH=6.5时停止，搅拌至反应完全。于40℃陈化2h，过滤，得到碳酸镧铈和碳酸铈。

将制备的碳酸铈加水调浆后加入18.5ml的HF（40%）于40℃下反应后过滤，在300℃预焙烧2.5h，得到氟化铈。

氟化铈与制备的碳酸镧铈混合，调浆，球磨0.5h后过滤，于150℃喷雾干燥。然后焙烧，升温速率6℃/min，950℃煅烧5h，即得到富铈红色稀土抛光粉。

测得其比表面积为5.903m²/g，D₅₀=2.28μm，D₁₀₀=7.51μm。

图1为实施例2制备的抛光粉的X衍射谱图。图3为实施例2制备的抛光粉粒度分布图。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims

1.一种超细、粒度均匀的富铈稀土抛光粉的制备方法，其特征在于，制备步骤为：

3）、预焙烧：将全氟化的纯铈稀土沉淀即氟化铈在200℃～350℃焙烧3～10h；

6）、焙烧：将喷雾干燥后的抛光粉前驱体在750～1100℃下焙烧3～10h，即制得富铈的稀土抛光粉，该富铈的稀土抛光粉的体积中心粒径D₅₀≦2.5μm，最大粒径D₁₀₀≦8μm，氟的含量占抛光粉质量百分比在4～10%之间。

2.如权利要求1所述的富铈稀土抛光粉的制备方法，其特征在于，富铈混合稀土盐溶液为富铈混合稀土的硝酸盐、氯化盐或是它们的混合盐的溶液，纯铈稀土盐溶液为铈的硝酸盐、氯化盐或是它们的混合盐的溶液，稀土浓度REO为20～100g/L。

3.如权利要求2所述的富铈稀土抛光粉的制备方法，其特征在于，纯铈稀土，其纯度为CeO₂/TREO≧98%；富铈混合稀土，其CeO₂/TREO≧55%，富铈混合稀土中含有其它的稀土元素为La、Pr、Nd中的一种或多种，TREO为稀土总量。

4.如权利要求3所述的富铈稀土抛光粉的制备方法，其特征在于，富铈混合稀土盐溶液与纯铈稀土盐溶液在20～80℃温度下预热。

5.如权利要求4所述的富铈稀土抛光粉的制备方法，其特征在于，所述沉淀剂为碳酸氢铵、氨水、碳酸铵中的一种或两种的混合物。

6.如权利要求5所述的富铈稀土抛光粉的制备方法，其特征在于，沉淀剂的浓度为0.5～1.8mol/l，并在20～80℃温度下预热。

7.如权利要求6所述的富铈稀土抛光粉的制备方法，其特征在于，所述氟化剂为氢氟酸、氟硅酸、氟化铵中的一种或多种；全氟化反应温度为20～70℃，0.5～3h反应完毕。

8.如权利要求7所述的富铈稀土抛光粉的制备方法，其特征在于，所述球磨步骤中富铈混合稀土沉淀以氧化物计与氟化铈的重量比（2.5～5）：1。

9.如权利要求8所述的富铈稀土抛光粉的制备方法，其特征在于，经球磨、过筛后喷雾干燥的温度为100～250℃，喷雾干燥时间为0.5～3h。