CN103276440A

CN103276440A - 一种低氯根稀土碳酸盐加工方法

Info

Publication number: CN103276440A
Application number: CN2013102378570A
Authority: CN
Inventors: 徐伟伟
Original assignee: QINGYUAN JIAHE RARE METAL Co Ltd
Current assignee: QINGYUAN JIAHE RARE METAL Co Ltd
Priority date: 2013-06-15
Filing date: 2013-06-15
Publication date: 2013-09-04
Anticipated expiration: 2033-06-15
Also published as: CN103276440B

Abstract

本发明涉及稀土金属化合物加工技术，公开一种低氯根稀土碳酸盐加工方法，包括：第一步（step1）稀土碳酸盐制备，用来从稀土氯化物溶液中提取稀土碳酸盐；第二步（step2）灼烧处理，将稀土碳酸盐加入到料钵中，并将料钵放入到隧道窑内进行灼烧，进一步去除稀土碳酸盐中的氯根；第三步（step3）包装取样，将灼烧处理后的料钵从隧道窑中取出，冷却，然后去除料钵，将制备好的稀土产品包装、取样。本发明提供的一种低氯根稀土碳酸盐加工方法，采用多次温水洗涤和多次灼烧工艺，并在灼烧前进行添加纯净水步骤，有效降低稀土产品中氯根含量。

Description

一种低氯根稀土碳酸盐加工方法

技术领域

本发明涉及稀土金属化合物加工技术，尤其涉及一种低氯根稀土碳酸盐加工方法。

背景技术

混合稀土分组后的重稀土溶液，如作为成品，需进行沉淀处理转为固相。目前，常用的沉淀方法主要有两种：一种是草酸沉淀，其沉淀颗粒大，含杂质小，但草酸价格高，毒性大，会污染环境；并且，草酸盐溶解度较大，影响稀土回收率。因此，这种沉淀成本高，二次分离难度大的沉淀方法并不实用。另一种是碳酸盐沉淀，其沉淀成本低，稀土碳酸盐溶度积较小，且后续处理方便；但受重稀土元素本身特性影响，沉淀颗粒小，产品含水率高，氯根及钙、铁杂质高。

稀土元素作为制备高精设备的新材料，其对纯度具有很高的要求，尤其是，杂质氯根的存在会对稀土应用产品物理化学性能造成影响，因此，氯根的含量必须严格控制。目前，在稀土碳酸盐的灼烧过程中，氯根的挥发量很少，大部分氯根进入到灼烧后的稀土氧化物中，影响产品质量。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种低氯根稀土碳酸盐加工方法，解决稀土碳酸盐中氯根含量高的问题。

为达到以上目的，本发明采用如下技术方案。

一种低氯根稀土碳酸盐加工方法，其特征在于，包括：

第一步稀土碳酸盐制备，用来从稀土氯化物溶液中提取稀土碳酸盐，步骤细分为：

第一小步调PH值，首先往稀土氯化物溶液中加入碳酸氢钠溶液，使稀土氯化物溶液PH值介于6.8～7.5之间，碳酸氢钠的用量根据关系式：W_碳酸氢钠=2.2×V_F×C_RE×M来确定，其中，碳酸氢钠的用量根据关系式：W碳酸氢钠=2.2×VF×CRE×M来确定，其中，W_碳酸氢钠表示碳酸氢钠溶液中碳酸氢钠的重量，V_F表示稀土氯化物溶液的体积，C_RE表示稀土氯化物溶液中所含稀土氯化物的物质的量，M表示稀土氯化物的摩尔质量。

第二小步静置过滤，当稀土氯化物溶液PH值超过6.8时，持续搅拌10分钟以上后静置处理，然后对静置液进行过滤，获得稀土碳酸盐晶种，静置时间为0.5小时～1小时。

第三小步晶体生长，首先将滤液加入到沉淀槽中，然后往滤液中加水稀释，使稀土碳酸盐的浓度介于1.1mol/L～1.2mol/L之间，再接着往滤液中加入稀土碳酸盐晶种，并拌匀进行晶体生长；其中，稀土碳酸盐晶种的加入量为滤液中稀土碳酸盐总量的35%～50%之间。

第四小步温水洗涤，去除上清液获得稀土碳酸盐晶体，包括：首先过滤掉上清液保留稀土碳酸盐晶体，然后往沉淀槽中加入30℃～40℃的温水浸泡，最后过滤掉温水，上述温水洗涤步骤循环7～8次。

第二步灼烧处理，将稀土碳酸盐加入到料钵中，并将料钵放入到隧道窑内进行灼烧，进一步去除稀土碳酸盐中的氯根，步骤细分为：

第一小步预处理，将稀土碳酸盐从沉淀槽中取出，并使用离心机甩干稀土碳酸盐中残留的水分。

第二小步多次灼烧，首先将离心去水后的稀土碳酸盐放入料钵，然后将料钵放入隧道窑灼烧；其中，灼烧的次数为一次以上，灼烧温度为1030℃以上，灼烧时间为16分钟以上。

第三步包装取样，将灼烧处理后的料钵从隧道窑中取出，冷却，然后去除料钵，将制备好的稀土产品包装、取样。

作为改进地，在第一小步调PH值步骤中，一边加入碳酸氢钠溶液的同时一边搅拌，并观察稀土氯化物溶液的PH值变化情况，当观察到稀土氯化物溶液的PH值超过6.5时，停止碳酸氢钠溶液的加入，并继续搅拌或滴定，直至稀土氯化物溶液PH值介于6.8～7.5之间。

作为改进地，在第三小步晶体生长步骤的拌匀过程中，拌匀时间为10分钟以上，晶体生长时间为12小时以上。

作为改进地，在第三小步晶体生长步骤之后还设有晶体生长程度检测步骤，其中，所述晶体生长程度检测步骤包括：首先取晶体生长后的部分上清液，然后往上清液中加入饱和草酸，根据是否有白色沉淀析出、及白色沉淀的析出量来判断晶体生长程度。

作为改进地，在第四小步温水洗涤步骤中，在往沉淀槽中加入温水后还具有搅拌步骤，每次搅拌后静置5分钟以上。

作为改进地，在第二步灼烧处理步骤的第二小步多次灼烧过程中，除第一次灼烧外，每次灼烧前都具有加水步骤，即在灼烧前往稀土碳酸盐中加入一定量的纯净水，每次纯净水的加入量为稀土碳酸盐重量的5%-15%。

作为改进地，所述第三步包装取样采用的是真空包装或在包装袋内设有干燥剂。

作为改进地，所述碳酸氢钠采用碳酸氢铵或碳酸氢钾替代。

与现有技术相比，本发明提供的一种灼烧去除稀土碳酸盐中氯根的方法具有以下有益效果：

一、通过往稀土氯化物溶液中加入碳酸氢钠溶液，使稀土氯化物的PH值介于6.8～7.5之间，不仅保证稀土氯化物溶液中的稀土成分完全转换为碳酸盐溶液，提高Cl离子的挥发散失率，而且避免碳酸氢钠溶液加入过多所带来的浪费，有效控制加工成本；同时由于稀土氯化物的PH值介于6.8～7.5之间，使得前期的稀土碳酸盐析出量大，为后续的晶体生长提供更多的晶种，晶体生长速度快，有效缩短加工时间，生产效率高。

二、采用30℃～40℃的温水洗涤7到8次，有效去除稀土碳酸盐表面残留的氯根离子，氯根离子残留少。

三、采用1030摄氏度以上的温度进行多次灼烧，并在每次灼烧前加入一定量的纯净水，使得每次灼烧时，水分解出氢与氯根结合产生氯化氢挥发掉，进一步减少稀土氯化物的存在，减少稀土产品中的氯根。

四、通过试验模拟，以灼烧五次计，在每次灼烧前，如果按稀土碳酸盐的重量比加入10%的纯净水进行灼烧，那么灼烧五次后氯根残留量为56%（以灼烧前为100%计），而不加纯净水，重复灼烧五次后的氯根残留量却高达90%以上（以灼烧前为100%计）。

附图说明

图1所示为本发明提供的低氯根稀土碳酸盐加工流程图；

图2所示为图1中步骤step1的细分流程图；

图3所示为图1中步骤step2的细分流程图；

图4所示为相同灼烧时间下，不同灼烧温度与氯根残留量的变化趋势图；

图5所示为相同灼烧条件下，加水和不加水的氯根残留量比较图。

具体实施方式

为进一步阐述本发明的实质，结合附图对本发明的具体实施方式说明如下。

如图1所示，一种低氯根稀土碳酸盐加工方法，包括：第一步step1稀土碳酸盐制备，用来从稀土氯化物溶液中提取稀土碳酸盐；第二步step2灼烧处理，将稀土碳酸盐加入到料钵中，并将料钵放入到隧道窑内进行灼烧，进一步去除稀土碳酸盐中的氯根；第三步step3包装取样，将灼烧处理后的料钵从隧道窑中取出，冷却，然后去除料钵，将制备好的稀土产品包装、取样。

其中，如图2所示，所述第一步step1稀土碳酸盐制备步骤细分为：

第一小步step11调PH值，首先往稀土氯化物溶液中加入碳酸氢钠溶液，使稀土氯化物溶液PH值介于6.8～7.5之间，碳酸氢钠的用量根据关系式：W_碳酸氢钠=2.2×V_F×C_RE×M来确定，其中，碳酸氢钠的用量根据关系式：W_碳酸氢钠=2.2×V_F×C_RE×M来确定，其中，W_碳酸氢钠表示碳酸氢钠溶液中碳酸氢钠的重量，V_F表示稀土氯化物溶液的体积，C_RE表示稀土氯化物溶液中所含稀土氯化物的物质的量，M表示稀土氯化物的摩尔质量。为方便控制碳酸氢钠溶液的加入量，在加入碳酸氢钠溶液的同时一边搅拌，并观察稀土氯化物溶液的PH值变化情况，当观察到稀土氯化物溶液的PH值超过6.5时，停止碳酸氢钠溶液的加入，并继续搅拌或滴定，直至稀土氯化物溶液PH值介于6.8～7.5之间。

第二小步step12静置过滤，当稀土氯化物溶液PH值超过6.8时，持续搅拌10分钟以上后静置处理，然后对静置液进行过滤，获得稀土碳酸盐晶种，静置时间为0.5小时～1小时。本实施例中，优选搅拌时间为10分钟，优选静置时间为1小时。

第三小步step13晶体生长，首先将滤液加入到沉淀槽中，然后往滤液中加水稀释，使稀土碳酸盐的浓度介于1.1mol/L～1.2mol/L之间，再接着往滤液中加入稀土碳酸盐晶种，并拌匀进行晶体生长；其中，稀土碳酸盐晶种的加入量为滤液中稀土碳酸盐总量的35%～50%之间；拌匀时间为10分钟以上，晶体生长时间为12小时以上。本实施例中，优选拌匀时间为15分钟，优选晶体生长时间为12小时。

第四小步step14温水洗涤，去除上清液获得稀土碳酸盐晶体，包括：首先过滤掉上清液保留稀土碳酸盐晶体，然后往沉淀槽中加入30℃～40℃的温水浸泡，最后过滤掉温水，上述温水洗涤步骤循环7～8次。特别地，为了充分洗掉稀土碳酸盐晶体上的氯根，在往沉淀槽中加入温水后还具有搅拌步骤，每次搅拌后静置5分钟以上。

其他实施方式中，为提高晶体生长率，在第三小步step13晶体生长步骤之后还设有晶体生长程度检测步骤step13a，其中，所述晶体生长程度检测步骤包括：首先取晶体生长后的部分上清液，然后往上清液中加入饱和草酸，根据是否有白色沉淀析出、及白色沉淀的析出量来判断晶体生长程度。

如图3所示，所述第二步step2灼烧处理步骤细分为：

第一小步step21预处理，将稀土碳酸盐从沉淀槽中取出，并使用离心机甩干稀土碳酸盐中残留的水分。

第二小步step21多次灼烧，首先将离心去水后的稀土碳酸盐放入料钵，然后将料钵放入隧道窑灼烧；其中，灼烧的次数为一次以上，灼烧温度为1030℃以上，灼烧时间为16分钟以上。

本实施例中，优选灼烧时间为16分钟，优选灼烧温度为1030℃，优选灼烧次数为5次。通过实验模拟，灼烧时间在16分钟以前，氯根残留量变化较快，而在灼烧时间持续16分钟以后，氯根残留量基本不再变化。如图4所示，其显示了灼烧时间都为16分钟的情形下，不同灼烧温度对氯根残留量所带来的影响，我们以灼烧前的氯根残留量为100%，从模拟图中我们可以看出：灼烧温度在1000℃以前，氯根残留量基本不变，维持在100%左右，当灼烧温度超过1015℃时，氯根残留量急剧变化；当灼烧温度超过1030℃时，氯根残留量变化的极为缓慢。由此得出：1030℃是一个最佳灼烧温度。

特别地，为提高氯根去除率，除第一次灼烧外，在后续的每次灼烧前都具有加水步骤，即在灼烧前往稀土碳酸盐中加入一定量的纯净水。通过实验，我们模拟了五次灼烧情形下，加水灼烧和不加水灼烧对氯根残留量的影响情况。从图5中我们可以看出：在每次灼烧前，如果按稀土碳酸盐的重量比加入10%的纯净水进行灼烧，那么灼烧五次后氯根残留量为56%（以灼烧前为100%计），而不加纯净水，重复灼烧五次后的氯根残留量却高达90%以上（以灼烧前为100%计）。

具体地，加水灼烧原理为：在高温情况下稀土碳酸盐发生分解反应：

RE+CO₃→REO+CO2 （1）

而稀土碳酸盐中一般有少量水分，水分在高温下发生分解反应：

H₂O→H+OH （2）

进而由于氯化盐的实际存在，使得氢与氯复合反应获得易挥发的氯化氢散热掉，达到去除氯根的目的，反应如下：

H+CL→HCL （3）

水分分解的氢氧根和稀土离子结合制得稀土氧化物，反应如下：

OH+RE→RE(OH)3 （4）

2RE(OH)3→2REO+3H2O （5）

此外，由于最后获得的稀土产品为稀土氧化物，在第三步step3包装取样步骤中采用的是真空包装。其他实施方式中，在包装袋内设置干燥剂即可，不限于本实施例。

以上具体实施方式对本发明的实质进行了详细说明，但并不能以此来对本发明的保护范围进行限制。显而易见地，在本发明实质的启示下仍存在许多等效变换和改进，比如采用碳酸氢铵或碳酸氢钾代替碳酸氢钠等等。需要指出的是，但凡依照本发明之实质，所做的简单改进、修饰或等效变换都落在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims

1.一种低氯根稀土碳酸盐加工方法，其特征在于，包括：

第一步（step1）稀土碳酸盐制备，用来从稀土氯化物溶液中提取稀土碳酸盐，步骤细分为：

第一小步（step11）调PH值，首先往稀土氯化物溶液中加入碳酸氢钠溶液，使稀土氯化物溶液PH值介于6.8～7.5之间，碳酸氢钠的用量根据关系式：W_碳酸氢钠=2.2×V_F×C_RE×M来确定，其中，W_碳酸氢钠表示碳酸氢钠溶液中碳酸氢钠的重量，V_F表示稀土氯化物溶液的体积，C_RE表示稀土氯化物溶液中所含稀土氯化物的物质的量，M表示稀土氯化物的摩尔质量；

第二小步（step12）静置过滤，当稀土氯化物溶液PH值超过6.8时，持续搅拌10分钟以上后静置处理，然后对静置液进行过滤，获得稀土碳酸盐晶种，静置时间为0.5小时～1小时；

第三小步（step13）晶体生长，首先将滤液加入到沉淀槽中，然后往滤液中加水稀释，使稀土碳酸盐的浓度介于1.1mol/L～1.2mol/L之间，再接着往滤液中加入稀土碳酸盐晶种，并拌匀进行晶体生长；其中，稀土碳酸盐晶种的加入量为滤液中稀土碳酸盐总量的35%～50%之间；

第四小步（step14）温水洗涤，去除上清液获得稀土碳酸盐晶体，包括：首先过滤掉上清液保留稀土碳酸盐晶体，然后往沉淀槽中加入30℃～40℃的温水浸泡，最后过滤掉温水，上述温水洗涤步骤循环7～8次；

第二步（step2）灼烧处理，将稀土碳酸盐加入到料钵中，并将料钵放入到隧道窑内进行灼烧，进一步去除稀土碳酸盐中的氯根，步骤细分为：

第一小步（step21）预处理，将稀土碳酸盐从沉淀槽中取出，并使用离心机甩干稀土碳酸盐中残留的水分；

第二小步（step21）多次灼烧，首先将离心去水后的稀土碳酸盐放入料钵，然后将料钵放入隧道窑灼烧；其中，灼烧的次数为一次以上，灼烧温度为1030℃以上，灼烧时间为16分钟以上；

第三步（step3）包装取样，将灼烧处理后的料钵从隧道窑中取出，冷却，然后去除料钵，将制备好的稀土产品包装、取样。

2.根据权利要求1所述的一种低氯根稀土碳酸盐加工方法，其特征在于，在第一小步（step11）调PH值步骤中，一边加入碳酸氢钠溶液的同时一边搅拌，并观察稀土氯化物溶液的PH值变化情况，当观察到稀土氯化物溶液的PH值超过6.5时，停止碳酸氢钠溶液的加入，并继续搅拌或滴定，直至稀土氯化物溶液PH值介于6.8～7.5之间。

3.根据权利要求1所述的一种低氯根稀土碳酸盐加工方法，其特征在于，在第三小步（step13）晶体生长步骤的拌匀过程中，拌匀时间为10分钟以上，晶体生长时间为12小时以上。

4.根据权利要求1所述的一种低氯根稀土碳酸盐加工方法，其特征在于，在第三小步（step13）晶体生长步骤之后还设有晶体生长程度检测步骤（step13a），其中，所述晶体生长程度检测步骤包括：首先取晶体生长后的部分上清液，然后往上清液中加入饱和草酸，根据是否有白色沉淀析出、及白色沉淀的析出量来判断晶体生长程度。

5.根据权利要求1所述的一种低氯根稀土碳酸盐加工方法，其特征在于，在第四小步（step14）温水洗涤步骤中，在往沉淀槽中加入温水后还具有搅拌步骤，每次搅拌后静置5分钟以上。

6.根据权利要求1所述的一种低氯根稀土碳酸盐加工方法，其特征在于，在第二步灼烧处理（step2）步骤的第二小步（step22）多次灼烧过程中，除第一次灼烧外，每次灼烧前都具有加水步骤，即在灼烧前往稀土碳酸盐中加入一定量的纯净水，每次纯净水的加入量为稀土碳酸盐重量的5%-15%。

7.根据权利要求1所述的一种低氯根稀土碳酸盐加工方法，其特征在于，所述第三步（step3）包装取样采用的是真空包装或在包装袋内设有干燥剂。

8.根据权利要求1所述的一种低氯根稀土碳酸盐加工方法，其特征在于，所述碳酸氢钠采用碳酸氢铵或碳酸氢钾替代。