CN108910932A - 一种碳酸钠沉淀制备窄分布超细氧化钇的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种碳酸钠沉淀制备窄分布超细氧化钇的方法，具体为采用碳酸钠作为沉淀剂，氯化钇作为料液，采用并流加料的方式，通过严格控制晶种制备、沉淀陈化、分段焙烧等三个步骤中的条件，尤其是晶种制备和沉淀陈化过程中的温度、pH，以及分段焙烧过程中的温度控制，最终制备获得一次粒径≤100nm，二次粒径D₅₀≤4μm，(D₉₀‑D₁₀)/(2D₅₀)小于1.0的窄分布氧化钇粉体。本方法具有成本低、易工业化、革除氨氮污染等优点，可将我国的钇资源优势转化成经济优势，对于促进我国稀土产业升级换代具有重要推动作用。

Description

一种碳酸钠沉淀制备窄分布超细氧化钇的方法

技术领域

本发明涉及稀土湿法冶金领域，具体而言，涉及一种碳酸钠沉淀制备窄分布超细氧化钇的方法。

背景技术

氧化钇是重要的稀土化合物，是制备稀土发光材料、晶体材料、陶瓷材料、催化材料等高新材料的关键基础原材料。随着其应用领域的不断拓展，钇元素本征性质的充分体现与材料性能指标关联愈加明显，高新材料领域对稀土氧化钇粉体的品质要求已经从单纯的化学组成及纯度要求向晶型、粒度及分布、形貌和比表面等物性控制兼顾的方向转变。尤其是在粒度方面，超细氧化钇因其具有尺寸效应和稀土元素的双重特性，具有更加特殊的物理化学性质，引起了格外关注。例如，超细Y₂O₃粉末可用于制成透明性优良的多晶陶瓷材料，在红外和远红外区具有较高的直线透过率，并且具有一般陶瓷材料不具备的高顺磁性和荧光性质等，是一种优良的高温红外材料和电子材料，可用于红外制导导弹的窗口和整流罩、天线罩、微波基板、红外透镜、红外发生器管及其他高温窗口等。

不同粉体制备方法会直接影响到氧化钇粉体品质，从而影响材料产品质量。为了得到粒度更细、分散性更好的超细氧化钇粉体，许多研究者尝试采用不同制备工艺。根据制备粉体的条件不同，可将制备方法分为气相法、液相法和固相法三类。其中固相法和液相法是目前广泛采用的制备超细氧化钇粉体的方法。固相法具有工艺简单、处理量大的优点，但其能量利用率低，在粉体研磨过程中易引入杂质，制备出的粉体粒度分布宽，形态难控制，且同步进行表面处理比较困难，这些都会对超细氧化钇粉体的性能产生明显的影响。相比之下，液相法具有化学组成相对精确、成分均一、颗粒形状及粒度易控制等优点，已经成为近年来的研究热点，它包括传统的沉淀法和新型方法如溶胶-凝胶法、水热法、微乳液法、喷雾热分解法等。新型的水热法、微乳液法等或多或少都存在周期长、成本高、仪器昂贵等问题，难以实现其工业化。而传统的沉淀法能非常精确的控制物料的化学组成，从而能在分子或原子水平上使产物具有相当均匀的组分，同时原料成本低，对于设备的要求也较低，工艺简单，操作方便，制得的产品表面活性高。沉淀法主要是通过往含离子的盐溶液中加入如CO₃ ^2-，C₂O₄ ^2-等的沉淀剂，以期与溶液中的正负离子形成沉淀析出，然后经过滤、水洗、烘干、焙烧和研磨，从而得到所需产物的方法。其中以草酸盐沉淀法制备出的超细氧化钇粒度分布宽，形貌不规则，不能满足高新材料的特殊要求。而且草酸价格贵，所需的成本高，而且母液中草酸残留对人体和环境都有不良影响。碳酸盐沉淀法采用碳酸盐或碳酸氢盐沉淀剂比草酸廉价，稀土碳酸盐溶解度比草酸盐的溶解度低得多，产品收率高，粒度较细，使得此法制备氧化钇超细粉体受到重视。但工业上常用的碳酸氢铵沉淀法产生大量氨氮废水，而且浓度稀，难以处理达标。因此，部分企业采用碳酸钠、碳酸氢钠等沉淀剂进行替代，碳酸氢钠沉淀单耗高（沉淀2mol钇需要6mol碳酸氢钠），而碳酸钠沉淀钇耗量低（沉淀2mol钇只需要3mol碳酸钠），但是上述碳酸钠、碳酸氢钠等直接沉淀法都存在沉淀剂的直接加入易使局部沉淀剂浓度过高，导致过饱和度不均匀的共性问题，很难达到粉体粒度细和分布范围窄的有机统一，无法可控生产超细氧化钇粉体。此外，研究者采用均相沉淀法予以解决，该方法是通过化学反应保证沉淀剂在整个溶液中均匀地、缓慢地析出，从而可以控制过饱和度在适当的范围内，达到控制粒子生长速度的目的，获得粒度均匀、致密、纯度高的超细粒子，但是该法缺点是反应物浓度较低，产率也较低, 难以规模化；而且最常用的沉淀剂为尿素和六次甲基四胺，不可避免的引入氨氮废水，工业化应用受限。

综上所述，采用碳酸钠直接沉淀制备出过滤性能良好，粒度分布窄的超细碳酸钇，具有成本低、易工业化、革除氨氮污染等优点，可将我国的钇资源优势转化成经济优势，对于促进我国稀土产业升级换代具有重要推动作用。但如何实现碳酸钠沉淀制备窄分布的超细氧化钇，是目前研究的热点和亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种碳酸钠沉淀制备窄分布超细氧化钇的方法，以获得结晶良好，粒度分布窄的超细氧化钇。

为了实现上述目的，提供了一种碳酸钠沉淀制备窄分布超细氧化钇的方法，具体包括以下步骤。

（1）晶种制备过程：往反应釜中加入底水，控制底水没过搅拌桨桨叶。然后并流加入氯化钇料液和碳酸钠溶液进行反应，反应结束后过滤洗涤获得碳酸钇晶种。氯化钇料液的浓度为0.05-0.15mol/L，碳酸钠溶液的浓度为0.05-0.30mol/L，氯化钇料液加料速度控制为1.0-3.0mL/min，反应温度控制为75-85^oC，反应过程的pH控制为5.8-6.2。

（2）沉淀陈化过程：将碳酸钇晶种用水调浆，控制浆液没过搅拌桨桨叶。然后并流加入氯化钇料液和碳酸钠溶液进行沉淀反应，反应结束后搅拌陈化24-72h，然后再过滤洗涤获得碳酸钇滤饼。氯化钇料液的浓度为0.2-1.5mol/L，碳酸钠溶液的浓度为.3-1.5mol/L，氯化钇料液加料速度控制为3.0-10.0mL/min，沉淀和陈化温度控制为70-90^oC，沉淀过程的pH控制为5.5-6.5。

（3）分段焙烧过程：碳酸钇滤饼分别60-80^oC干燥2-4h、200-300^oC保温焙烧2-4h、500 -600 ^oC保温焙烧2-4h、650 ~750℃保温焙烧2-4h，最终得到一次粒径≤100nm，二次粒径D₅₀≤4μm，(D₉₀-D₁₀)/(2D₅₀)小于1.0的窄分布氧化钇粉体。

进一步地，所述步骤（1）和步骤（2）中氯化钇料液和碳酸钠溶液的加料位置在液面以下，同时分布在对立的两侧。

进一步地，所述步骤（2）中沉淀终点pH控制为7.0-7.5。

进一步地，所述步骤（1）和步骤（2）中搅拌速度为300-400r/min。

本发明采用碳酸钠作为沉淀剂，氯化钇作为料液，采用并流加料的方式，通过严格控制晶种制备、沉淀陈化、分段焙烧等三个步骤中的条件，尤其是晶种制备和沉淀陈化过程中的温度、pH，以及分段焙烧过程中的温度控制，最终制备获得一次粒径≤100nm，二次粒径D₅₀≤4μm，(D₉₀-D₁₀)/(2D₅₀)小于1.0的窄分布氧化钇粉体。本方法具有成本低、易工业化、革除氨氮污染等优点，可将我国的钇资源优势转化成经济优势，对于促进我国稀土产业升级换代具有重要推动作用。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本申请。

目前碳酸钠沉淀获得的超细氧化钇易形成无定形絮状沉淀，难于过滤，且很难达到粉体粒度细和分布范围窄的有机统一。本发明提供了一种碳酸钠沉淀制备窄分布超细氧化钇的方法，包括以下步骤。

（1）晶种制备过程：往反应釜中加入底水，控制底水没过搅拌桨桨叶。然后并流加入氯化钇料液和碳酸钠溶液进行反应，反应结束后过滤洗涤获得碳酸钇晶种。氯化钇料液的浓度为0.05-0.15mol/L，碳酸钠溶液的浓度为0.05-0.30mol/L，氯化钇料液加料速度控制为1.0-3.0mL/min，反应温度控制为75-85^oC，反应过程的pH控制为5.8-6.2。

晶种制备过程各个反应条件必须严格控制，氯化钇料液浓度为0.05-0.15mol/L和碳酸钠料液为0.05-0.30mol/L，氯化钇料液加料速度控制为1.0-3.0mL/min，而碳酸钠溶液的加料速速根据反应过程pH的控制来调节。这都是为了防止碳酸稀土局部过饱和，造成碳酸稀土晶核大量生成而形成无定型的碳酸稀土。此外优选严格控制并流加料的位置，即在液面以下，同时分布在对立的两侧，这样能更好的实现碳酸钠和氯化钇的分散。更为重要的是对温度和pH的控制。温度和pH的选择与稀土种类和沉淀剂种类都有很大关系，不同的稀土元素和沉淀剂都有特征的温度和pH，二者共同决定沉淀物是否能结晶。不同的稀土元素对应的温度和pH都有所差异，如碳酸钠沉淀氯化镨时，温度控制在50℃左右，沉淀氯化钕料液时一般控制在65～70℃，如此才能沉淀出的晶型的碳酸稀土；再如碳酸钠沉淀氯化镧、氯化铈料液时pH宜控制在5～5.4之间，温度为60℃左右。而且不同的沉淀剂其温度和pH也不同，如碳酸氢铵沉淀稀土时，沉淀pH应该为6.4左右，温度也是50度左右为宜。同样的，对于沉淀氯化钇的体系，温度对体系的pH有影响，对碳酸钇沉淀的动力学和热力学也有影响。而pH则对体系中游离的钇和碳酸根浓度能起到控制作用，pH低，沉淀溶液中钇浓度高，而pH高则碳酸根含量高，都不利于碳酸钇的晶型沉淀。pH和温度共同作用制备得到碳酸钇晶种，如果不严格控制pH和温度，极易得到非晶型的沉淀，同时也可能获得碱式碳酸稀土和碳酸稀土—碳酸钠复盐沉淀。此过程的搅拌速度控制为300-400 r/min。

（2）沉淀陈化过程：将碳酸钇晶种用水调浆，控制浆液没过搅拌桨桨叶。然后并流加入氯化钇料液和碳酸钠溶液进行沉淀反应，反应结束后搅拌陈化24-72h，然后再过滤洗涤获得碳酸钇滤饼。氯化钇料液的浓度为0.2-1.5mol/L，碳酸钠溶液的浓度为.3-1.5mol/L，氯化钇料液加料速度控制为3.0-10.0mL/min，沉淀和陈化温度控制为70-90^oC，沉淀过程的pH控制为5.5-6.5。

在获得了碳酸钇晶种的前提下，再进行碳酸钇的沉淀，可以将氯化钇料液浓度、碳酸钠溶液浓度和氯化钇料液加料速度的控制范围扩大，氯化钇料液的浓度为0.2-1.5mol/L，碳酸钠溶液的浓度为0.3-1.5mol/L，氯化钇料液加料速度控制为3.0-10.0mL/min，而碳酸钠溶液的加料速速根据沉淀过程pH的控制来调节。。这是因为碳酸钇晶种能诱导体系碳酸根和钇离子形成晶型的碳酸稀土。但是需要注意的是，沉淀温度和沉淀过程pH的控制仍然很严格，必须在一个较小的范围内，沉淀温度控制为70-90^oC，沉淀过程的pH控制为5.5-6.5。优选并流加料的位置也应在液面以下，同时分布在对立的两侧。另外，为了使钇沉淀完全，可通过缓慢添加碳酸钠将沉淀终点pH控制在7.0-7.5，以沉淀游离的钇离子。此外，陈化过程是一个碳酸钇再结晶的过程，其粒度和形貌都将有所变化。而且搅拌速度和温度对它的粒度和粒度分布都有影响，搅拌速度控制在300-400r/min，高速的搅拌有利于粒度变小；陈化温度与沉淀温度一致，且同样应控制在70-90^oC，因为这个温度有利于碳酸钇的结晶，而在陈化过程也有利于其再结晶，实验发现在常温下是无法得到结晶好、粒度分布窄的氧化钇前驱体和氧化钇。同时，陈化过程的粒度变化是先减小后略有增大的过程，因此选择了24-72作为沉淀时间，以获得符合要求的氧化钇前驱体。

（3）分段焙烧过程：碳酸钇滤饼分别60-80^oC干燥2-4h、200-300^oC保温焙烧2-4h、500 -600 ^oC保温焙烧2-4h、650 ~750℃保温焙烧2-4h，最终得到一次粒径≤100nm，二次粒径D₅₀≤4μm，(D₉₀-D₁₀)/(2D₅₀)小于1.0的窄分布氧化钇粉体。

合适的焙烧制度，可以在保证前驱体完全分解为氧化钇的前提下，避免晶粒在高温下的异常长大，以实现前驱体与氧化钇在粒度和形貌等方面良好的继承性。通过上述分段焙烧的方式，得到的氧化稀土也更加疏松多孔，不容易结块，如此可以在焙烧过程中进一步降低氧化钇的粒度，最终获得一次粒径≤100nm，二次粒径D₅₀≤4μm，(D₉₀-D₁₀)/(2D₅₀)小于1.0的窄分布氧化钇粉体。

下面将结合实施例进一步说明本发明提供的一种碳酸钠沉淀制备窄分布超细氧化钇的方法。

对比实施例1

往反应釜中加入底水，控制底水没过搅拌桨桨叶，然后并流加入0.1mol/L氯化钇料液和0.2mol/L碳酸钠溶液进行反应，控制氯化钇料液和碳酸钠溶液的加料位置在液面以下，同时分布在对立的两侧，控制氯化钇料液加料速度为2.0mL/min，反应温度为80^oC，反应过程pH为5.0，搅拌速度为350r/min，当氯化钇料液加入量为300mL时停止反应，此时获得的碳酸钇晶种结晶性能较差。过滤洗涤获得滤饼，将上述滤饼用水调浆，控制浆液没过搅拌桨桨叶，然后并流加入0.5mol/L氯化钇料液和1.0mol/L碳酸钠溶液进行沉淀反应，控制氯化钇料液和碳酸钠溶液的加料位置在液面以下，同时分布在对立的两侧，控制氯化钇料液加料速度为6.0mL/min，沉淀温度为80^oC，沉淀过程pH为6.0，搅拌速度为300r/min，当氯化钇加入量为400mL时停止并流加料，然后采用碳酸钠溶液调节沉淀终点pH为7.3。反应结束后在温度为80 ^oC、搅拌速度为400r/min下陈化36h，然后再过滤洗涤获得碳酸钇滤饼，所获得的碳酸钇过滤结晶效果较差。碳酸钇滤饼经过70℃干燥3h、250℃焙烧3h、550℃焙烧2h、700后℃焙烧2h，最终获得一次粒径为52nm、二次粒径D₅₀为30.3μm，(D₉₀-D₁₀)/(2D₅₀)为2.4的氧化钇粉末。

对比实施例2

往反应釜中加入底水，控制底水没过搅拌桨桨叶，然后并流加入0.1mol/L氯化钇料液和0.2mol/L碳酸钠溶液进行反应，控制氯化钇料液和碳酸钠溶液的加料位置在液面以下，同时分布在对立的两侧，控制氯化钇料液加料速度为2.0mL/min，反应温度为80^oC，反应过程pH为6.0，搅拌速度为350r/min，当氯化钇料液加入量为300mL时停止反应，此时获得的碳酸钇晶种结晶性能良好。过滤洗涤获得滤饼，将上述滤饼用水调浆，控制浆液没过搅拌桨桨叶，然后并流加入0.5mol/L氯化钇料液和1.0mol/L碳酸钠溶液进行沉淀反应，控制氯化钇料液和碳酸钠溶液的加料位置在液面以下，同时分布在对立的两侧，控制氯化钇料液加料速度为6.0mL/min，沉淀温度为80^oC，沉淀过程pH为5.1，搅拌速度为300r/min，当氯化钇加入量为400mL时停止并流加料，然后采用碳酸钠溶液调节沉淀终点pH为7.3。反应结束后在温度为80 ^oC、搅拌速度为400r/min下陈化36h，然后再过滤洗涤获得碳酸钇滤饼，所获得的碳酸钇过滤结晶效果较差。碳酸钇滤饼经过70℃干燥3h、250℃焙烧3h、550℃焙烧2h、700后℃焙烧2h，最终获得一次粒径为67nm、二次粒径D₅₀为18.5μm，(D₉₀-D₁₀)/(2D₅₀)为2.2的氧化钇粉末。

对比实施例3

往反应釜中加入底水，控制底水没过搅拌桨桨叶，然后并流加入0.1mol/L氯化钇料液和0.2mol/L碳酸钠溶液进行反应，控制氯化钇料液和碳酸钠溶液的加料位置在液面以下，同时分布在对立的两侧，控制氯化钇料液加料速度为2.0mL/min，反应温度为65^oC，反应过程pH为6.0，搅拌速度为350r/min，当氯化钇料液加入量为300mL时停止反应，此时获得的碳酸钇晶种结晶性能较差。过滤洗涤获得滤饼，将上述滤饼用水调浆，控制浆液没过搅拌桨桨叶，然后并流加入0.5mol/L氯化钇料液和1.0mol/L碳酸钠溶液进行沉淀反应，控制氯化钇料液和碳酸钠溶液的加料位置在液面以下，同时分布在对立的两侧，控制氯化钇料液加料速度为6.0mL/min，沉淀温度为80^oC，沉淀过程pH为6.0，搅拌速度为300r/min，当氯化钇加入量为400mL时停止并流加料，然后采用碳酸钠溶液调节沉淀终点pH为7.3。反应结束后在温度为80 ^oC、搅拌速度为400r/min下陈化36h，然后再过滤洗涤获得碳酸钇滤饼，所获得的碳酸钇过滤结晶效果较差。碳酸钇滤饼经过70℃干燥3h、250℃焙烧3h、550℃焙烧2h、700后℃焙烧2h，最终获得一次粒径为60nm、二次粒径D₅₀为26.2μm，(D₉₀-D₁₀)/(2D₅₀)为2.8的氧化钇粉末。

对比实施例4

往反应釜中加入底水，控制底水没过搅拌桨桨叶，然后并流加入0.1mol/L氯化钇料液和0.2mol/L碳酸钠溶液进行反应，控制氯化钇料液和碳酸钠溶液的加料位置在液面以下，同时分布在对立的两侧，控制氯化钇料液加料速度为2.0mL/min，反应温度为80^oC，反应过程pH为6.0，搅拌速度为350r/min，当氯化钇料液加入量为300mL时停止反应，此时获得的碳酸钇晶种结晶性能良好。过滤洗涤获得滤饼，将上述滤饼用水调浆，控制浆液没过搅拌桨桨叶，然后并流加入0.5mol/L氯化钇料液和1.0mol/L碳酸钠溶液进行沉淀反应，控制氯化钇料液和碳酸钠溶液的加料位置在液面以下，同时分布在对立的两侧，控制氯化钇料液加料速度为6.0mL/min，沉淀温度为60^oC，沉淀过程pH为6.0，搅拌速度为300r/min，当氯化钇加入量为400mL时停止并流加料，然后采用碳酸钠溶液调节沉淀终点pH为7.3。反应结束后在温度为80 ^oC、搅拌速度为400r/min下陈化36h，然后再过滤洗涤获得碳酸钇滤饼，所获得的碳酸钇过滤结晶效果较差。碳酸钇滤饼经过70℃干燥3h、250℃焙烧3h、550℃焙烧2h、700后℃焙烧2h，最终获得一次粒径为82nm、二次粒径D₅₀为15.4μm，(D₉₀-D₁₀)/(2D₅₀)为2.0的氧化钇粉末。

对比实施例5

往反应釜中加入底水，控制底水没过搅拌桨桨叶，然后并流加入0.1mol/L氯化钇料液和0.2mol/L碳酸钠溶液进行反应，控制氯化钇料液和碳酸钠溶液的加料位置在液面以下，同时分布在对立的两侧，控制氯化钇料液加料速度为2.0mL/min，反应温度为80^oC，反应过程pH为6.0，搅拌速度为350r/min，当氯化钇料液加入量为300mL时停止反应，此时获得的碳酸钇晶种结晶性能良好。过滤洗涤获得滤饼，将上述滤饼用水调浆，控制浆液没过搅拌桨桨叶，然后并流加入0.5mol/L氯化钇料液和1.0mol/L碳酸钠溶液进行沉淀反应，控制氯化钇料液和碳酸钠溶液的加料位置在液面以下，同时分布在对立的两侧，控制氯化钇料液加料速度为6.0mL/min，沉淀温度为80^oC，沉淀过程pH为6.0，搅拌速度为300r/min，当氯化钇加入量为400mL时停止并流加料，然后采用碳酸钠溶液调节沉淀终点pH为7.3。反应结束后在温度为80 ^oC、搅拌速度为400r/min下陈化36h，然后再过滤洗涤获得碳酸钇滤饼，所获得的碳酸钇过滤结晶效果良好。碳酸钇滤饼经过70℃干燥3h、700后℃焙烧7h，最终获得一次粒径为74nm、二次粒径D₅₀为9.7μm，(D₉₀-D₁₀)/(2D₅₀)为1.2的氧化钇粉末。

对比实施例6

往反应釜中加入底水，控制底水没过搅拌桨桨叶，然后并流加入0.1mol/L氯化钇料液和0.2mol/L碳酸钠溶液进行反应，控制氯化钇料液和碳酸钠溶液的加料位置在液面以下，同时分布在对立的两侧，控制氯化钇料液加料速度为2.0mL/min，反应温度为80^oC，反应过程pH为6.0，搅拌速度为350r/min，当氯化钇料液加入量为300mL时停止反应，此时获得的碳酸钇晶种结晶性能良好。过滤洗涤获得滤饼，将上述滤饼用水调浆，控制浆液没过搅拌桨桨叶，然后并流加入0.5mol/L氯化钇料液和1.0mol/L碳酸钠溶液进行沉淀反应，控制氯化钇料液和碳酸钠溶液的加料位置在液面以下，同时分布在对立的两侧，控制氯化钇料液加料速度为6.0mL/min，沉淀温度为80^oC，沉淀过程pH为6.0，搅拌速度为300r/min，当氯化钇加入量为400mL时停止并流加料，然后采用碳酸钠溶液调节沉淀终点pH为7.3。反应结束后在温度为80 ^oC、搅拌速度为400r/min下陈化18h，然后再过滤洗涤获得碳酸钇滤饼，所获得的碳酸钇过滤结晶效果良好。碳酸钇滤饼经过70℃干燥3h、250℃焙烧3h、550℃焙烧2h、700后℃焙烧2h，最终获得一次粒径为70nm、二次粒径D₅₀为13.2μm，(D₉₀-D₁₀)/(2D₅₀)为0.8的氧化钇粉末。

实施例1

往反应釜中加入底水，控制底水没过搅拌桨桨叶，然后并流加入0.1mol/L氯化钇料液和0.2mol/L碳酸钠溶液进行反应，控制氯化钇料液和碳酸钠溶液的加料位置在液面以下，同时分布在对立的两侧，控制氯化钇料液加料速度为2.0mL/min，反应温度为80^oC，反应过程pH为6.0，搅拌速度为350r/min，当氯化钇料液加入量为300mL时停止反应，此时获得的碳酸钇晶种结晶性能良好。过滤洗涤获得滤饼，将上述滤饼用水调浆，控制浆液没过搅拌桨桨叶，然后并流加入0.5mol/L氯化钇料液和1.0mol/L碳酸钠溶液进行沉淀反应，控制氯化钇料液和碳酸钠溶液的加料位置在液面以下，同时分布在对立的两侧，控制氯化钇料液加料速度为6.0mL/min，沉淀温度为80^oC，沉淀过程pH为6.0，搅拌速度为300r/min，当氯化钇加入量为400mL时停止并流加料，然后采用碳酸钠溶液调节沉淀终点pH为7.3。反应结束后在温度为80 ^oC、搅拌速度为400r/min下陈化36h，然后再过滤洗涤获得碳酸钇滤饼，所获得的碳酸钇过滤结晶效果良好。碳酸钇滤饼经过70℃干燥3h、250℃焙烧3h、550℃焙烧2h、700后℃焙烧2h，最终获得一次粒径为75nm、二次粒径D₅₀为2.5μm，(D₉₀-D₁₀)/(2D₅₀)为0.6的窄分布超细氧化钇粉末。

实施例2

往反应釜中加入底水，控制底水没过搅拌桨桨叶，然后并流加入0.05mol/L氯化钇料液和0.05mol/L碳酸钠溶液进行反应，控制氯化钇料液加料速度为1.5mL/min，反应温度为80^oC，反应过程pH为5.8，搅拌速度为400r/min，当氯化钇料液加入量为300mL时停止反应，此时获得的碳酸钇晶种结晶性能良好。过滤洗涤获得滤饼，将上述滤饼用水调浆，控制浆液没过搅拌桨桨叶，然后并流加入0.2mol/L氯化钇料液和0.3mol/L碳酸钠溶液进行沉淀反应，控制氯化钇料液加料速度为3.0mL/min，沉淀温度为70^oC，沉淀过程pH为5.5，搅拌速度为300r/min，当氯化钇加入量为400mL时停止并流加料，然后采用碳酸钠溶液调节沉淀终点pH为7.0。反应结束后在温度为70 ^oC、搅拌速度为350r/min下陈化24h，然后再过滤洗涤获得碳酸钇滤饼，所获得的碳酸钇过滤结晶效果良好。碳酸钇滤饼经过60℃干燥4h、200℃焙烧4h、500℃焙烧2h、650后℃焙烧3h，最终获得一次粒径为80nm、二次粒径D₅₀为3.1μm，(D₉₀-D₁₀)/(2D₅₀)为0.4的窄分布超细氧化钇粉末。

实施例3

往反应釜中加入底水，控制底水没过搅拌桨桨叶，然后并流加入0.08mol/L氯化钇料液和0.15mol/L碳酸钠溶液进行反应，控制氯化钇料液和碳酸钠溶液的加料位置在液面以下，同时分布在对立的两侧，控制氯化钇料液加料速度为1.0mL/min，反应温度为75^oC，反应过程pH为5.8，搅拌速度为300r/min，当氯化钇料液加入量为300mL时停止反应，此时获得的碳酸钇晶种结晶性能良好。过滤洗涤获得滤饼，将上述滤饼用水调浆，控制浆液没过搅拌桨桨叶，然后并流加入0.5mol/L氯化钇料液和0.8mol/L碳酸钠溶液进行沉淀反应，控制氯化钇料液和碳酸钠溶液的加料位置在液面以下，同时分布在对立的两侧，控制氯化钇料液加料速度为8.0mL/min，沉淀温度为90^oC，沉淀过程pH为5.5，搅拌速度为350r/min，当氯化钇加入量为400mL时停止并流加料，然后采用碳酸钠溶液调节沉淀终点pH为7.5。反应结束后在温度为75 ^oC、搅拌速度为300r/min下陈化48h，然后再过滤洗涤获得碳酸钇滤饼，所获得的碳酸钇过滤结晶效果良好。碳酸钇滤饼经过60℃干燥2h、300℃焙烧2h、600℃焙烧4h、750后℃焙烧2h，最终获得一次粒径为62nm、二次粒径D₅₀为3.6μm，(D₉₀-D₁₀)/(2D₅₀)为0.5的窄分布超细氧化钇粉末。

实施例4

往反应釜中加入底水，控制底水没过搅拌桨桨叶，然后并流加入0.15mol/L氯化钇料液和0.3mol/L碳酸钠溶液进行反应，控制氯化钇料液和碳酸钠溶液的加料位置在液面以下，同时分布在对立的两侧，控制氯化钇料液加料速度为1.0mL/min，反应温度为85^oC，反应过程pH为6.2，搅拌速度为320r/min，当氯化钇料液加入量为300mL时停止反应，此时获得的碳酸钇晶种结晶性能良好。过滤洗涤获得滤饼，将上述滤饼用水调浆，控制浆液没过搅拌桨桨叶，然后并流加入1.5mol/L氯化钇料液和1.2mol/L碳酸钠溶液进行沉淀反应，控制氯化钇料液和碳酸钠溶液的加料位置在液面以下，同时分布在对立的两侧，控制氯化钇料液加料速度为10.0mL/min，沉淀温度为85^oC，沉淀过程pH为6.2，搅拌速度为400r/min，当氯化钇加入量为400mL时停止并流加料，然后采用碳酸钠溶液调节沉淀终点pH为7.2。反应结束后在温度为90 ^oC、搅拌速度为320r/min下陈化60h，然后再过滤洗涤获得碳酸钇滤饼，所获得的碳酸钇过滤结晶效果良好。碳酸钇滤饼经过80℃干燥2h、300℃焙烧2h、530℃焙烧2h、680后℃焙烧4h，最终获得一次粒径为88nm、二次粒径D₅₀为2.2μm，(D₉₀-D₁₀)/(2D₅₀)为0.7的窄分布超细氧化钇粉末。

实施例5

往反应釜中加入底水，控制底水没过搅拌桨桨叶，然后并流加入0.15mol/L氯化钇料液和0.3mol/L碳酸钠溶液进行反应，控制氯化钇料液和碳酸钠溶液的加料位置在液面以下，同时分布在对立的两侧，控制氯化钇料液加料速度为3.0mL/min，反应温度为80^oC，反应过程pH为6.2，搅拌速度为370r/min，当氯化钇料液加入量为300mL时停止反应，此时获得的碳酸钇晶种结晶性能良好。过滤洗涤获得滤饼，将上述滤饼用水调浆，控制浆液没过搅拌桨桨叶，然后并流加入1.2mol/L氯化钇料液和1.5mol/L碳酸钠溶液进行沉淀反应，控制氯化钇料液和碳酸钠溶液的加料位置在液面以下，同时分布在对立的两侧，控制氯化钇料液加料速度为10.0mL/min，沉淀温度为85^oC，沉淀过程pH为6.5，搅拌速度为380r/min，当氯化钇加入量为400mL时停止并流加料，然后采用碳酸钠溶液调节沉淀终点pH为7.2。反应结束后在温度为85 ^oC、搅拌速度为380r/min下陈化72h，然后再过滤洗涤获得碳酸钇滤饼，所获得的碳酸钇过滤结晶效果良好。碳酸钇滤饼经过70℃干燥4h、280℃焙烧2h、580℃焙烧2h、720后℃焙烧3h，最终获得一次粒径为75nm、二次粒径D₅₀为1.7μm，(D₉₀-D₁₀)/(2D₅₀)为0.5的窄分布超细氧化钇粉末。

Claims (4)

1.一种碳酸钠沉淀制备晶型碳酸钇的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）晶种制备过程：往反应釜中加入底水，控制底水没过搅拌桨桨叶，然后并流加入氯化钇料液和碳酸钠溶液进行反应，反应结束后过滤洗涤获得碳酸钇晶种；氯化钇料液的浓度为0.05-0.15mol/L，碳酸钠溶液的浓度为0.05-0.30mol/L，氯化钇料液加料速度控制为1.0-3.0mL/min，反应温度控制为75-85^oC，反应过程的pH控制为5.8-6.2；

（2）沉淀陈化过程：将碳酸钇晶种用水调浆，控制浆液没过搅拌桨桨叶，然后并流加入氯化钇料液和碳酸钠溶液进行沉淀反应，反应结束后搅拌陈化24-72h，然后再过滤洗涤获得碳酸钇滤饼；氯化钇料液的浓度为0.2-1.5mol/L，碳酸钠溶液的浓度为.3-1.5mol/L，氯化钇料液加料速度控制为3.0-10.0mL/min，沉淀和陈化温度控制为70-90^oC，沉淀过程的pH控制为5.5-6.5；

（3）分段焙烧过程：碳酸钇滤饼分别60-80^oC干燥2-4h、200-300^oC保温焙烧2-4h、500 -600 ^oC保温焙烧2-4h、650 ~750℃保温焙烧2-4h，最终得到一次粒径≤100nm，二次粒径D₅₀≤4μm，(D₉₀-D₁₀)/(2D₅₀)小于1.0的窄分布氧化钇粉体。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（1）和步骤（2）中氯化钇料液和碳酸钠溶液的加料位置在液面以下，同时分布在对立的两侧。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（2）中沉淀终点pH控制为7.0-7.5。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（1）和步骤（2）中搅拌速度为300-400r/min。