CN107674592B

CN107674592B - 钐铈稀土抛光粉及其制备方法

Info

Publication number: CN107674592B
Application number: CN201710957265.4A
Authority: CN
Inventors: 李炳伟; 牟元璋; 彭欢; 董云; 王德兴; 龚丽华
Original assignee: ZIBO BAOSTEEL LINGZHI RARE EARTH HI-TECH Co Ltd
Current assignee: ZIBO BAOSTEEL LINGZHI RARE EARTH HI-TECH Co Ltd
Priority date: 2017-10-16
Filing date: 2017-10-16
Publication date: 2019-08-23
Anticipated expiration: 2037-10-16
Also published as: CN107674592A

Abstract

本发明涉及一种钐铈稀土抛光粉及其制备方法，以质量百分数计，氧化铈的含量是50％‑98％，氧化钐的含量是2％‑50％；其前驱体是以钐和铈的氯化物、硫酸盐、硝酸盐、碳酸盐或氧化物的形式组成的混合物；本发明同时提供其制备方法。经过本发明制备的钐铈稀土抛光粉在RL‑13B抛光机上进行抛光实验，抛光速率比正常的镧铈抛光粉高30％左右，抛光的良率与对比的镧铈抛光粉相当，玻璃的易清洗程度优于其它稀土抛光粉，使用寿命优于其它稀土抛光粉。本方法通过制备钐铈稀土抛光粉，达到了开拓氧化钐应用的目的，同时利用了氧化钐在稀土抛光粉中相比于氧化镧的优势，大大提升了抛光粉的性能。

Description

钐铈稀土抛光粉及其制备方法

技术领域

本发明属于稀土材料技术领域，具体的涉及一种钐铈稀土抛光粉及其制备方法。

背景技术

我国的稀土抛光粉目前主要分为三大类，一类是纯铈稀土抛光粉、二是镧铈稀土抛光粉、三是镧铈镨稀土抛光粉。在用于玻璃抛光时，三类抛光粉各有优缺点，纯铈稀土抛光粉的精度高一些，但是抛光速率不如其它两类；镧铈镨稀土抛光粉的主要优点是抛光速率较大，同时容易清洗；镧铈稀土抛光粉介于两者中间。

上述稀土抛光粉在稀土市场出现价格波动时，其价格也波动较大，给生产商和用户带来较大的成本波动。在稀土市场好转，价格上涨时，部分抛光粉厂家为保证产品的供应和利润，在原料紧缺时甚至会采购一些不适合用于抛光粉生产的碳酸稀土原料用于生产，影响了稀土抛光粉的产品质量。

从稀土元素在稀土矿中的含量及应用的广泛程度来看，含量较多的元素是铈，应用较少的元素是钐，因此两者的氧化物价格相比其它稀土元素氧化物是比较稳定的。

稀土抛光粉在抛光的过程中，会与玻璃发生复杂的物理化学反应，玻璃中的碱土金属氧化物、氧化硅、氧化铝和稀土抛光粉中的化学成分氧化镧、氧化铈、氧化镨会发生水解，导致抛光浆料体系的pH值升高，从而刺激抛光操作人员的皮肤，产生不良的反应。就稀土抛光粉来说，氧化镧的碱性最强，因此含有的氧化镧越多，在抛光过程中水解导致的pH值升高越多越不利于操作人员的健康。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种钐铈稀土抛光粉及其制备方法，改善现有稀土抛光粉的性能，提升稀土抛光粉的品质，扩大氧化钐的用量，提升对玻璃的抛光速率，同时提高精度；本发明同时提供其制备方法。

本发明所述的钐铈稀土抛光粉，以质量百分数计，组成如下：氧化铈的含量是50％-98％，氧化钐的含量是2％-50％；其前驱体是以钐和铈的氯化物、硫酸盐、硝酸盐、碳酸盐或氧化物的形式组成的混合物。

以质量百分数计，较为适用的氧化铈的含量是50％-90％，氧化钐的含量是10％-50％；更适用的氧化铈的含量在60％-80％，氧化钐的含量在40％-20％。

本发明所述的钐铈稀土抛光粉的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备钐和铈的组合物，控制氧化铈的含量在50％-98％，氧化钐的含量在50％-2％；

(2)加入氟化物作为矿化剂进行氟化，控制氟的加入量是氧化钐重量百分含量的0.5-50％，并混合均匀；

(3)将氟化后的组合物在50-600℃下干燥，880-1050℃进行灼烧得到抛光粉半成品，然后进行后处理。

其中：

氟化物是氟硅酸、氢氟酸、氟化氢铵、氟化铵、氟化钠或氟化钾中的一种或多种。

后处理是将经过灼烧后的抛光粉半成品进行粉碎和分级，控制粒度D₅₀：0.5-5μm，D₁₀₀： 2-25μm，然后加入悬浮分散剂得到成品抛光粉或抛光液。

步骤(1)中所述的混合均匀是当钐和铈的组合物以溶液形式存在时，采用搅拌把溶液混合均匀；当组合物以碳酸盐和氧化物的形式存在，采用机械混合的方式混合均匀；当组合物以碳酸盐和氧化物固体的形式存在，较优的混合方式是采用机械磨进行混合。

当组合物以溶液的形式存在时，利用沉淀剂把氟化后未反应的稀土混合物转化成沉淀，并进行脱水和水洗去除杂质。

沉淀剂是碳酸氨、碳酸氢铵、碳酸氢钠、碳酸钠、碳酸氢钾或碳酸钾中的一种或多种。

氟的加入量优选为氧化钐重量百分含量的5-30％。

作为一个优选的技术方案，本发明所述的钐铈稀土抛光粉的制备方法，具体包括如下步骤：

(1)首先制备钐和铈的组合物，控制氧化铈的含量在50％-98％，氧化钐的含量在50％-2％；较适用的氧化铈的含量在50％-90％，氧化钐的含量在50％-10％；更适用的氧化铈的含量在60％-80％，氧化钐的含量在40％-20％。

上述组合物可以以氯化物、硫酸盐、硝酸盐溶液的形式存在，也可以以碳酸盐的形式存在，同样也可以以氧化物的形式存在。

当上述组合物以溶液形式存在时，使用搅拌把溶液混合均匀；当上述组合物以碳酸盐和氧化物存在时，使用机械混合的方式把碳酸钐和碳酸铈混合均匀；对碳酸盐和氧化物固体较适用的混合方式是使用球磨、搅拌磨等机械磨进行混合。

(2)向制备好的组合物中加入氟化物作为矿化剂，进行氟化，控制氟的加入量为氧化钐在总的稀土氧化物中所占重量百分含量的0.5-50％，并混合均匀。较适用的氟的加入量为氧化钐在总的稀土氧化物中所占重量百分含量的5-30％；更为适用的氟的加入量为氧化钐在总的稀土氧化物中所占重量百分含量的15-25％。

上述的氟化物可以是氟硅酸、氢氟酸、氟化氢铵、氟化铵、氟化钠、氟化钾，也可以是这些氟化物的组合物和它们的水溶液。

当组合物以溶液形式存在时，要再利用沉淀剂把氟化后未反应的稀土化合物转化成沉淀，并进行脱水和水洗去除杂质。可用的沉淀剂有碳酸氨、碳酸氢铵、碳酸氢钠、碳酸钠、碳酸氢钾、碳酸钾，也可以是这些沉淀剂的组合物及溶液。

对于碳酸盐或氧化物，加入氟化物后的混合，较适用的混合方式是使用球磨、搅拌磨等机械磨进行混合。

(3)经过氟化的组合物进行干燥和灼烧，得到抛光粉的半成品。

(4)经过灼烧后的抛光粉半成品，进行粉碎和分级。

(5)经过分级后的抛光粉加入悬浮分散剂得到成品抛光粉和抛光液。

悬浮分散剂为LS-1的生产厂家为山东省泰和水处理有限公司。

目前，制备稀土抛光粉的过程中尚无利用氧化钐和氧化铈制备稀土抛光粉用于玻璃抛光的报道。而氧化钐的碱性要弱于氧化镧，有利于抛光过程中pH值的稳定；同时钐离子(Sm³⁺) 半径介于镧(La³⁺)和铈离子(Ce⁴⁺)之间，因此钐更容易与铈形成固溶体，有利于抛光性能的提升；钐的原子量大于镧的原子量也有利于抛光性能的提升。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

经过本发明得到的钐铈稀土抛光粉在RL-13B抛光机上进行抛光实验，抛光速率比正常的镧铈抛光粉高30％左右，抛光的良率与对比的镧铈抛光粉相当，玻璃的易清洗程度优于其它稀土抛光粉，使用寿命优于其它稀土抛光粉。本方法通过制备钐铈稀土抛光粉，达到了开拓氧化钐应用的目的，同时利用了氧化钐在稀土抛光粉中相对于氧化镧的优势，大大提升了抛光粉的性能。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步描述。

制备步骤如下：

(1)在1000L的反应釜中加入200L氯化铈料液和60L氯化钐料液，其中含有氧化稀土 55Kg，氧化钐占30.32％，氧化铈占69.68％；

(2)加入氢氟酸11Kg，然后加碳酸氢铵溶液至沉淀完全；

(3)得到的产物在辊道窑上进行烘干，控制温度从80升温到600℃，并连续进行灼烧，在1000℃保温4小时；

(4)然后进行气粉和分级，得到粒度为D₅₀：1.12μm，D₁₀₀：4.69μm的抛光粉54公斤。混入悬浮分散剂LS-1后得到抛光粉样品，标记为SC-1。

在RL-13B抛光机上进行抛光对比实验，结果见表1。

实施例2

按稀土配分Sm₂O₃/TREO＝20.13％，CeO₂/TREO＝79.86％，Other REO/TREO<0.01％取碳酸钐和碳酸铈组成的混合物，依次按以下步骤沉淀：

(1)取500公斤碳酸钐和碳酸铈的混合物，加入搅拌机中。

(2)喷入氢氟酸56公斤，搅拌均匀后放出。

(3)得到的产物在辊道窑上进行烘干，控制温度从80升温到600℃，并连续进行灼烧，在980℃保温7小时。

(4)然后进行气粉和分级，得到粒度为D50：1.05μm，D100：4.69μm的抛光粉314公斤。

(5)混入悬浮分散剂LS-1后得到抛光粉样品，标记为SC-2。

在RL-13B抛光机上进行抛光对比实验，结果见表1。

实施例3

取氧化钐50公斤和氧化铈50公斤(氧化钐和氧化铈均是淄博包钢灵芝稀土高科技股份有限公司生产)，依次按以下步骤沉淀：

(1)把氧化钐50公斤和氧化铈50公斤，加入搅拌磨中，研磨5min。

(2)加入氟氢化铵20公斤，继续研磨20min。

(3)分离出研磨后的产物，并在辊道窑上进行烘干，控制温度从100℃升温到500℃，并连续进行灼烧，在950℃保温10小时。

(4)然后进行气粉和分级，得到粒度为D50：0.92μm，D100：4.53μm的抛光粉91公斤。

(5)混入悬浮分散剂LS-1后得到抛光粉样品，标记为SC-3。

在RL-13B抛光机上进行抛光对比实验，结果见表1。

比较例1

取白色氧化镧铈抛光粉LCF-A1171S(生产厂家：淄博包钢灵芝稀土高科技股份有限公司)，粒度为D50：0.98μm，D100：4.06μm，标记为BJ-1。在RL-13B抛光机上进行抛光对比实验，结果见表1。

比较例2

从市场上采购某国内大公司生产的白色氧化镧铈稀土抛光粉，粒度为D50：0.95μm，D100： 4.11μm，标记为BJ-2。在RL-13B抛光机上进行抛光对比实验，结果见表1。

比较例3

取氧化铈稀土抛光粉C-A1(淄博包钢灵芝稀土高科技股份有限公司生产)，粒度为D50： 1.12μm，D100：3.98μm，标记为BJ-3。在RL-13B抛光机上进行抛光对比实验，结果见表1。

比较例4

取红色氧化镧铈镨稀土抛光粉LCPF-A01S(淄博包钢灵芝稀土高科技股份有限公司生产)，粒度为D50：1.16μm，D100：4.71μm，标记为BJ-4。在RL-13B抛光机上进行抛光对比实验，结果见表1。

抛光粉的性能检测实验条件：所有的抛光粉加入到水中，调整到比重为1.070，按取15L 进行抛光实验，实验机型RL-13B型大型抛光机，玻璃为5寸康宁GG4，压力为200公斤，转速30rpm。抛光完成后对比不同抛光粉的抛光速率，玻璃表面质量，易清洗程度，抛光粉的使用寿命。

表1抛光粉抛光性能对比

其中：

1、表面质量数为检测样品抛光时，被抛光玻璃表面的划伤的条痕数量。

2、清洗情况数为在超声清洗后，抛光玻璃表面的抛光粉痕迹数量。

3、使用寿命为抛光实验结束后，抛光粉样品粒度下降的情况。

Claims

1.一种钐铈稀土抛光粉，其特征在于：以质量百分数计，组成如下：氧化铈的含量是60％-80％，氧化钐的含量是40％-20％；其前驱体是以钐和铈的氯化物、硫酸盐、硝酸盐、碳酸盐或氧化物的形式组成的混合物。

2.一种权利要求1所述的钐铈稀土抛光粉的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)制备钐和铈的组合物，控制氧化铈的含量在60％-80％，氧化钐的含量在40％-20％；

3.根据权利要求2所述的钐铈稀土抛光粉的制备方法，其特征在于：氟化物是氟硅酸、氢氟酸、氟化氢铵、氟化铵、氟化钠或氟化钾中的一种或多种。

4.根据权利要求2所述的钐铈稀土抛光粉的制备方法，其特征在于：后处理是将经过灼烧后的抛光粉半成品进行粉碎和分级，控制粒度D50：0.5-5μm，D100：2-25μm，然后加入悬浮分散剂得到成品抛光粉或抛光液。

5.根据权利要求2所述的钐铈稀土抛光粉的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述的组合物的制备时，当钐和铈的组合物以溶液形式存在时，采用搅拌的方式混合均匀。

6.根据权利要求5所述的钐铈稀土抛光粉的制备方法，其特征在于：当组合物以溶液形式存在时，利用沉淀剂把未反应的稀土混合物转化成沉淀，并进行脱水和水洗去除杂质。

7.根据权利要求6所述的钐铈稀土抛光粉的制备方法，其特征在于：沉淀剂是碳酸氨、碳酸氢铵、碳酸氢钠、碳酸钠、碳酸氢钾或碳酸钾中的一种或多种。

8.根据权利要求2所述的钐铈稀土抛光粉的制备方法，其特征在于：氟的加入量是氧化钐重量百分含量的5-30％。