CN108502912A - 一种高纯度片状碳酸铈的生产方法 - Google Patents

一种高纯度片状碳酸铈的生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种高纯度片状碳酸铈的生产方法，包括以下步骤：质量比1∶2的碳酸铈和水形成混合液，加入浓硝酸溶解清亮，并用碳酸铈调pH值到1‑1.5，加热后再用碳酸氢铵溶液调整pH到4‑4.5，得到三价铈溶液；将三价铈溶液通过三级过滤得到滤液；再将滤液浓缩得到浓缩液；将浓缩液自然结晶并离心脱水，得到硝酸铈；将硝酸铈加水溶解并稀释，得到稀释溶液；将稀释溶液加热至50～55℃，搅拌下分两段加入精制碳酸氢铵溶液进行沉淀至稀释溶液的pH值为6.5～7后，静置30min，过滤得到沉淀物；将沉淀物水洗两次，得到高纯度片状碳酸铈。本发明生产的片状碳酸铈纯度高、粒径大、杂质少；其中，碳酸铈的TREO≥50％、CeO2/REO≥99.99％，金属杂质含量均＜1ppm，粒径D50＞45μm。

Description

一种高纯度片状碳酸铈的生产方法
技术领域
本发明涉及稀土生产领域，具体涉及一种高纯度片状碳酸铈的生产方法。
背景技术
碳酸铈的主要用途为生产铈化合物，如氧化铈、硝酸铈等；而后者主要用于光学镜头抛光、白炽灯罩。目前仅有少数几家工厂能生产碳酸铈产品，但是这些厂家生产的产品杂质含量较高，晶体形状，尤其是大粒径的片状晶体达不到客户要求，不能完全满足用户的特殊要求。
发明内容
本发明提供一种高纯度片状碳酸铈的生产方法，解决现有碳酸铈大粒径片状晶体形状不达标和产品杂质含量较高的问题。
本发明提供的合成方案如下：
一种高纯度片状碳酸铈的生产方法，其特征在于，步骤如下：
(1)将碳酸铈加入水中形成混合液；
(2)向步骤(1)得到的混合液中浓硝酸溶解清亮，并用碳酸铈调pH值到1-1.5，加热后再用碳酸氢铵溶液调整pH到4-4.5，得到三价铈溶液；
(3)将步骤(2)得到的三价铈溶液通过三级过滤得到滤液；
(4)将步骤(3)中的滤液浓缩，得到浓缩液；
(5)将步骤(4)中得到的浓缩液放入结晶盘中自然结晶，并离心脱水，得到硝酸铈；
(6)将步骤(5)中的硝酸铈加水溶解并稀释，得到稀释溶液；
(7)将步骤(6)中得到的稀释溶液加热至50～55℃，搅拌下分两段加入精制碳酸氢铵溶液进行沉淀至稀释溶液的pH值为6.5～7，然后静置30min，过滤得到沉淀物；
(8)将步骤(7)中得到的沉淀物水洗两次，得到高纯度片状碳酸铈。
优选的，步骤(1)中，碳酸铈和水的重量比为1∶2。
优选的，步骤(2)中加热的方法为：加热到沸腾，保持30min及以上。
优选的，步骤(2)和步骤(7)中的pH值均采用pH试纸测得。
优选的，步骤(3)具体为：先将步骤(2)中得到的三价铈溶液通过200目滤布过滤得到初滤液，再使用孔径1～5μm的微孔过滤器两级过滤后得到滤液。
优选的，步骤(4)中浓缩终点为滤液浓度按铈氧化物计为730g/L。
优选的，步骤(6)中，稀释的终点为所得稀释溶液浓度按铈氧化物计为60～70g/L。
优选的，步骤(7)中所述精制碳酸氢铵溶液由碳酸氢铵溶液先后经滤布和脱脂棉两级过滤制得，且其浓度为200g/L。通过上述两级过滤，能够有效去除碳酸氢铵溶液中所可能含有的油脂成分，从而提高溶液的纯度，减少了在使用其进行沉淀结晶过程中携带入其他易被晶体吸附的杂质，进而更大程度上提高所得晶体的纯度。
优选的，步骤(7)中分段加入精制碳酸氢铵溶液的方法为：前一个小时在50r/min的搅拌速度下，按0.5～1L/min的流速向稀释溶液中加入精制碳酸氢铵溶液；加入后稀释溶液静置1小时；再在60r/min的搅拌速度下，按2～2.5L/min的流速向稀释溶液中加入精制碳酸氢铵溶液，直至稀释溶液的pH值为6.5～7。
相较于现有技术，本发明的有益效果是：
(1)本发明中，采用先浓缩，再自然结晶的方式，可以去除大部分的金属离子，使得产物纯度大幅度提升；
(2)通过控制搅拌速度和分段加入精制碳酸氢氨溶液，得到的碳酸铈晶形为片状，且粒径较大；
(3)步骤(2)中，通过作为制备原料的碳酸铈进行pH的回调，较现有技术中使用其他pH调节剂进行回调的方式，能够在实现pH调节的同时，再度形成制备苊晶体的硝酸苊，这样能够大幅度提高浓硝酸的利用率，从而降低了成本；与此同时，能够在依次操作中制备更多的硝酸铈原料，这样就有效地提高了单位时间产量，从而大大提高了结晶工艺的工作效率，进而更为有效地提高了结晶工艺所产生的经济效益；
(4)通过将碳酸铈的晶型调整为的大粒径的片状，使得其比表面积显著减小，吸附的非稀土杂质低，进一步提高了产物的纯度；
(5)本发明生产的片状碳酸铈纯度高、粒径大、杂质少；其中，碳酸铈的TREO≥50％、CeO2/RE0≥99.99％，金属杂质Fe、Ca、Na、K、Pb、Zn、Mn、Al、Cu、Ni、Co、Cr的含量均＜1ppm，粒径D50＞45μm。
附图说明
图1是本发明中一种高纯度片状碳酸铈的生产方法的简要制备路线图；
图2～4均为本发明中生产的高纯度片状碳酸铈的电镜扫描图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
一种高纯度片状碳酸铈的生产方法，具体包括以下步骤：
(1)按重量比1∶2，将1份碳酸铈加入2份水中形成混合液；
(2)向步骤(1)得到的混合液中浓硝酸溶解清亮，并用碳酸铈调pH值到1，加热到沸腾，保持30min，再用碳酸氢铵溶液调整pH到4，得到三价铈溶液；
(3)先将步骤(2)中得到的三价铈溶液通过200目滤布过滤得到初滤液，再使用孔径1μm的微孔过滤器两级过滤后，得到滤液；
(4)将步骤(3)中的滤液浓缩至按铈氧化物计的滤液浓度为730g/L，得到浓缩液；
(5)将步骤(4)中得到的浓缩液放入结晶盘中自然结晶，并离心脱水，得到硝酸铈；
(6)将步骤(5)中的硝酸铈加水溶解并稀释，稀释终点为所得稀释溶液浓度按铈氧化物计为60/L，得到稀释溶液；
(7)将步骤(6)中得到的稀释溶液加热至50℃后，前一个小时在50r/min的搅拌速度下，按0.5L/min的流速向稀释溶液中加入精制碳酸氢铵溶液；加入后稀释溶液静置1小时；再在60r/min的搅拌速度下，按2L/min的流速向稀释溶液中加入精制碳酸氢铵溶液，直至稀释溶液的pH值为6.5～7；然后静置30min，过滤得到沉淀物；
(8)将步骤(7)中得到的沉淀物水洗两次，得到高纯度片状碳酸铈。
其中，步骤(2)和步骤(7)中的pH值均采用pH试纸测得；步骤(7)中所述精制碳酸氢铵溶液由碳酸氢铵溶液先后经滤布和脱脂棉两级过滤制得，且其浓度为200g/L。
本实施例制备的高纯度片状碳酸铈各项参数值如表1所示：
表1实施例1制备的高纯度片状碳酸铈的各项参数值
实施例2
一种高纯度片状碳酸铈的生产方法，具体包括以下步骤：
(1)按重量比1∶2，将1份碳酸铈加入2份水中形成混合液；
(2)向步骤(1)得到的混合液中浓硝酸溶解清亮，并用碳酸铈调pH值到1.5，加热到沸腾，保持50min，再用碳酸氢铵溶液调整pH到4.5，得到三价铈溶液；
(3)先将步骤(2)中得到的三价铈溶液通过200目滤布过滤得到初滤液，再使用孔径5μm的微孔过滤器两级过滤后，得到滤液；
(4)将步骤(3)中的滤液浓缩浓缩至按铈氧化物计的滤液浓度为730g/L，得到浓缩液；
(5)将步骤(4)中得到的浓缩液放入结晶盘中自然结晶，并离心脱水，得到硝酸铈；
(6)将步骤(5)中的硝酸铈加水溶解并稀释，稀释终点为所得稀释溶液浓度按铈氧化物计为70g/L，得到稀释溶液；
(7)将步骤(6)中得到的稀释溶液加热至50～55℃后，前一个小时在50r/min的搅拌速度下，按1L/min的流速向稀释溶液中加入精制碳酸氢铵溶液；加入后稀释溶液静置1小时；再在60r/min的搅拌速度下，按2.5L/min的流速向稀释溶液中加入精制碳酸氢铵溶液，直至稀释溶液的pH值为7；然后静置30min，过滤得到沉淀物；
(8)将步骤(7)中得到的沉淀物水洗两次，得到高纯度片状碳酸铈。
其中，步骤(2)和步骤(7)中的pH值均采用pH试纸测得；步骤(7)中所述精制碳酸氢铵溶液由碳酸氢铵溶液先后经滤布和脱脂棉两级过滤制得，且其浓度为200g/L。
本实施例制备的高纯度片状碳酸铈各项参数值如表2所示：
表2实施例2制备的高纯度片状碳酸铈的各项参数值
实施例3
(1)按重量比1∶2，将1份碳酸铈加入2份水中形成混合液；
(2)向步骤(1)得到的混合液中浓硝酸溶解清亮，并用碳酸铈调pH值到1.3，加热到沸腾，保持40min，再用碳酸氢铵溶液调整pH到4.3，得到三价铈溶液；
(3)先将步骤(2)中得到的三价铈溶液通过200目滤布过滤得到初滤液，再使用孔径3μm的微孔过滤器两级过滤后，得到滤液；
(4)将步骤(3)中的滤液浓缩至按铈氧化物计的滤液浓度为730g/L，得到浓缩液；
(5)将步骤(4)中得到的浓缩液放入结晶盘中自然结晶，并离心脱水，得到硝酸铈；
(6)将步骤(5)中的硝酸铈加水溶解并稀释，稀释终点为所得稀释溶液浓度按铈氧化物计为65g/L，得到稀释溶液；
(7)将步骤(6)中得到的稀释溶液加热至53℃后，前一个小时在50r/min的搅拌速度下，按0.8L/min的流速向稀释溶液中加入精制碳酸氢铵溶液；加入后稀释溶液静置1小时；再在60r/min的搅拌速度下，按2.3L/min的流速向稀释溶液中加入精制碳酸氢铵溶液，直至稀释溶液的pH值为6.8；然后静置30min，过滤得到沉淀物；
(8)将步骤(7)中得到的沉淀物水洗两次，得到高纯度片状碳酸铈。
其中，步骤(2)和步骤(7)中的pH值均采用pH试纸测得；步骤(7)中所述精制碳酸氢铵溶液由碳酸氢铵溶液先后经滤布和脱脂棉两级过滤制得，且其浓度为200g/L。
本实施例制备的高纯度片状碳酸铈各项参数值如表3所示：
表3实施例3制备的高纯度片状碳酸铈的各项参数值
以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。

Claims (9)

1.一种高纯度片状碳酸铈的生产方法，其特征在于，步骤如下：
(1)将碳酸铈加入水中形成混合液；
(2)向步骤(1)得到的混合液中浓硝酸溶解清亮，并用碳酸铈调pH值到1-1.5，加热后再用碳酸氢铵溶液调整pH到4-4.5，得到三价铈溶液；
(3)将步骤(2)得到的三价铈溶液通过三级过滤得到滤液；
(4)将步骤(3)中的滤液浓缩，得到浓缩液；
(5)将步骤(4)中得到的浓缩液放入结晶盘中自然结晶，并离心脱水，得到硝酸铈；
(6)将步骤(5)中的硝酸铈加水溶解并稀释，得到稀释溶液；
(7)将步骤(6)中得到的稀释溶液加热至50～55℃，搅拌下分两段加入精制碳酸氢铵溶液进行沉淀至稀释溶液的pH值为6.5～7，然后静置30min，过滤得到沉淀物：
(8)将步骤(7)中得到的沉淀物水洗两次，得到高纯度片状碳酸铈。
2.根据权利要求1所述的一种高纯度片状碳酸铈的生产方法，其特征在于：步骤(1)中，碳酸铈和水的重量比为1∶2。
3.根据权利要求1所述的一种高纯度片状碳酸铈的生产方法，其特征在于，步骤(2)中加热的方法为：加热到沸腾，保持30min及以上。
4.根据权利要求1所述的一种高纯度片状碳酸铈的生产方法，其特征在于：步骤(2)和步骤(7)中的pH值均采用pH试纸测得。
5.根据权利要求1所述的一种高纯度片状碳酸铈的生产方法，其特征在于，步骤(3)具体为：先将步骤(2)中得到的三价铈溶液通过200目滤布过滤得到初滤液，再使用孔径1～5μm的微孔过滤器两级过滤后得到滤液。
6.根据权利要求1所述的一种高纯度片状碳酸铈的生产方法，其特征在于：步骤(4)中浓缩终点为滤液浓度按铈氧化物计为730g/L。
7.根据权利要求1所述的一种高纯度片状碳酸铈的生产方法，其特征在于：步骤(6)中，稀释的终点为所得稀释溶液浓度按铈氧化物计为60～70g/L。
8.根据权利要求1所述的一种高纯度片状碳酸铈的生产方法，其特征在于：步骤(7)中所述精制碳酸氢铵溶液由碳酸氢铵溶液先后经滤布和脱脂棉两级过滤制得，且其浓度为200g/L。
9.根据权利要求1所述的一种高纯度片状碳酸铈的生产方法，其特征在于，步骤(7)中分段加入精制碳酸氢铵溶液的方法为：前一个小时在50r/min的搅拌速度下，按0.5～1L/min的流速向稀释溶液中加入精制碳酸氢铵溶液；加入后稀释溶液静置1小时；再在60r/min的搅拌速度下，按2～2.5L/min的流速向稀释溶液中加入精制碳酸氢铵溶液，直至稀释溶液的pH值为6.5～7。
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