RU2245845C2 - Method of preparing high-dispersity and granulometrically uniform rare-earth element carbonates with plate or dendritic form - Google Patents
Method of preparing high-dispersity and granulometrically uniform rare-earth element carbonates with plate or dendritic form Download PDFInfo
- Publication number
- RU2245845C2 RU2245845C2 RU2003111206/15A RU2003111206A RU2245845C2 RU 2245845 C2 RU2245845 C2 RU 2245845C2 RU 2003111206/15 A RU2003111206/15 A RU 2003111206/15A RU 2003111206 A RU2003111206 A RU 2003111206A RU 2245845 C2 RU2245845 C2 RU 2245845C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- carbonates
- mixing
- rare
- earth element
- suspension
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области гидрометаллургии редкоземельных элементов, в частности к технологии получения карбонатов редкоземельных элементов (РЗЭ) с регулируемой формой частиц, используемых в производстве полировальных материалов и катализаторов.The invention relates to the field of hydrometallurgy of rare-earth elements, in particular to a technology for producing carbonates of rare-earth elements (REE) with an adjustable particle shape used in the production of polishing materials and catalysts.
Гранулометрические и морфологические свойства карбонатов РЗЭ зависят от условий их осаждения, например от концентрации РЗЭ и осадителя, температуры процесса, продолжительности и интенсивности перемешивания, порядка ввода реагентов и т.п. Кроме того, гранулометрический состав карбонатов РЗЭ определяется аппаратурным оформлением процесса в виде непрерывного или периодического осаждения.The granulometric and morphological properties of REE carbonates depend on the conditions of their deposition, for example, on the concentration of REE and precipitant, process temperature, duration and intensity of mixing, order of introduction of reagents, etc. In addition, the particle size distribution of REE carbonates is determined by the hardware design of the process in the form of continuous or periodic deposition.
Известен способ периодического получения высокодисперсных карбонатов церия с частицами пластинчатой формы, включающий быстрое добавление раствора карбоната аммония в интенсивно перемешиваемый раствор нитрата церия с образованием суспензии карбоната церия, перемешивание суспензии в течение 5 минут при комнатной температуре и скорости вращения мешалки 400 об/мин, выгрузку суспензии, фильтрацию, промывку и сушку карбоната церия [Проценко Т.П. Получение оксида церия (IV) с высокой удельной поверхностью: Автор. дис. канд. техн. наук. - М., 2000. - 16 с.].A known method for the periodic production of finely dispersed cerium carbonates with lamellar particles, comprising rapidly adding a solution of ammonium carbonate to an intensively mixed solution of cerium nitrate to form a suspension of cerium carbonate, mixing the suspension for 5 minutes at room temperature and a stirrer speed of 400 rpm, unloading the suspension , filtration, washing and drying of cerium carbonate [Protsenko TP Obtaining cerium (IV) oxide with a high specific surface: Author. dis. Cand. tech. sciences. - M., 2000. - 16 p.].
Недостатком способа является получение карбонатов в виде неоднородных по форме и размеру пластин и невысокая производительность процесса, обусловленные его периодичностью.The disadvantage of this method is to obtain carbonates in the form of plates that are heterogeneous in shape and size and the low productivity of the process due to its periodicity.
Наиболее близким к заявленному является способ непрерывного получения высокодисперсных карбонатов РЗЭ с частицами пластинчатой и игольчатой формы [Иванов Е.Н., Михайличенко А.И., Карманников В.П. Физико-химические основы и технология получения редкоземельных полирующих порошков. // Цветные металлы. - 1991. - №11. - с.49-51]. Способ включает непрерывное смешивание раствора хлоридов РЗЭ с раствором карбоната натрия с образованием суспензии карбонатов РЗЭ, перемешивание суспензии при одновременной подаче исходных растворов в течение времени не менее 60 минут, выгрузку суспензии, фильтрацию, промывку и сушку карбонатов РЗЭ, причем карбонаты игольчатой формы получают при 20°С, пластинчатой при 60°С, субмикронной игольчатой при 90°С. Скорость и продолжительность перемешивания суспензии в каждом конкретном случае не указаны.Closest to the claimed method is the continuous production of highly dispersed REE carbonates with lamellar and needle-shaped particles [Ivanov EN, Mikhaylichenko AI, Karmannikov VP Physico-chemical fundamentals and technology for producing rare-earth polishing powders. // Non-ferrous metals. - 1991. - No. 11. - p. 49-51]. The method includes continuously mixing a solution of REE chlorides with a solution of sodium carbonate with the formation of a suspension of REE carbonates, mixing the suspension while supplying the initial solutions for at least 60 minutes, unloading the suspension, filtering, washing and drying the REE carbonates, with needle-shaped carbonates being obtained at 20 ° C, plate-like at 60 ° C, submicron needle-like at 90 ° C. The speed and duration of mixing the suspension in each case are not indicated.
К недостаткам известного способа относится узкий температурный диапазон получения карбонатов пластинчатой формы, неоднородность карбонатов пластинчатой формы, невозможность получения карбонатов дендритной формы.The disadvantages of this method include the narrow temperature range for producing plate-shaped carbonates, the heterogeneity of plate-shaped carbonates, and the inability to produce dendritic carbonates.
Предлагается способ получения карбонатов РЗЭ пластинчатой или дендритной формы, позволяющий расширить температурный диапазон получения карбонатов той или иной формы, а также улучшить гранулометрическую однородность продукта. Для этого в способе, включающем непрерывную подачу и перемешивание раствора соли РЗЭ и раствора соли угольной кислоты с получением суспензии карбонатов РЗЭ, перемешивание суспензии при одновременной подаче исходных растворов, выгрузку, фильтрацию, промывку и сушку осадка карбонатов РЗЭ, процесс перемешивания суспензии осуществляют при температуре от 20 до 75°С и скорости движения суспензии от 0,5 до 20 м/сек. Для получение карбонатов пластинчатой формы перемешивание проводят в течение времени, отвечающего соотношению а для получения карбонатов дендритной формы перемешивание проводят в течение времени, отвечающем соотношению где τ - численные значения времени перемешивания, выраженные в минутах; Т - численные значения температуры реакционной среды, выраженные в градусах Цельсия.A method for producing REE carbonates of plate or dendritic form is proposed, which allows to expand the temperature range for the production of carbonates of one form or another, as well as to improve the particle size uniformity of the product. To this end, in a method comprising continuously feeding and mixing a solution of REE salt and a solution of a carbonic acid salt to obtain a suspension of REE carbonates, mixing the suspension while supplying the initial solutions, unloading, filtering, washing and drying the precipitate of REE carbonates, the suspension is mixed at a temperature of 20 to 75 ° C and a suspension speed of 0.5 to 20 m / s. To obtain plate-shaped carbonates, mixing is carried out for a time corresponding to the ratio and to obtain carbonates of the dendritic form, mixing is carried out for a time corresponding to the ratio where τ is the numerical values of the mixing time, expressed in minutes; T - numerical values of the temperature of the reaction medium, expressed in degrees Celsius.
Сущность способа заключается в том, что интенсивное перемешивание суспензии карбонатов РЗЭ в заявленных режимах приводит к изменению формы частиц от пластинчатой до дендритной. Интенсивность и продолжительность перемешивания являются главными факторами, влияющими на форму частиц. При интенсивном, но кратковременном перемешивании получают крупные частицы-агрегаты в виде неоднородных пластин. Увеличение продолжительности перемешивания способствует разрушению частиц-агрегатов на мелкие и гранулометрически однородные пластины. Интенсивное и длительное перемешивание приводит к деформированию (вытягиванию) мелких пластинчатых частиц и изменению их формы на иглообразную и затем дендритную.The essence of the method lies in the fact that intensive mixing of a suspension of REE carbonates in the claimed modes leads to a change in the shape of particles from lamellar to dendritic. The intensity and duration of mixing are the main factors affecting the shape of the particles. With intensive, but short-term mixing, large aggregate particles in the form of inhomogeneous plates are obtained. An increase in the duration of mixing contributes to the destruction of aggregate particles into small and granulometrically uniform plates. Intensive and prolonged mixing leads to deformation (stretching) of small lamellar particles and a change in their shape to needle-shaped and then dendritic.
Для получения высокодисперсных гранулометрически однородных карбонатов пластинчатой или дендритной формы интенсивность и продолжительность перемешивания должны находится в вышеуказанных пределах.In order to obtain finely dispersed granulometrically homogeneous lamellar or dendritic carbonates, the intensity and duration of mixing should be within the above limits.
При скорости движения суспензии менее 0,5 м/сек возможно возникновение местных пересыщений и формирование гранулометрически неоднородных частиц и агломератов, но невозможно образование дендритов, так как при слабом напоре движущейся жидкости деформирование частиц не происходит. Увеличение скорости перемешивания выше 20 м/сек приводит к неоправданному возрастанию затрат мощности, которые не компенсируются достигаемым результатом.At a suspension movement speed of less than 0.5 m / s, local supersaturations and the formation of granulometrically inhomogeneous particles and agglomerates may occur, but dendrites cannot be formed, since particle deformation does not occur with a low pressure of a moving fluid. An increase in the mixing speed above 20 m / s leads to an unjustified increase in power costs, which are not compensated by the achieved result.
Продолжительность перемешивания, необходимая для изменения формы частиц, зависит от температуры реакционной среды. Поэтому параметр продолжительности перемешивания приобретает характер зависимости от температуры τ=φ(Т). При продолжительности перемешивания τ<1,5*Т0,5 формируются частицы в виде очень крупных (до 100 мкм) и неоднородных пластин. При перемешивания более 30 минут пластинчатые частицы изменяют форму на иглообразную, которая сохраняется в течение времени 30<τ<106*Т2,5. При перемешивании более 600 минут карбонаты механически разрушаются и их гранулометрическая однородность нарушается.The duration of mixing required to change the shape of the particles depends on the temperature of the reaction medium. Therefore, the mixing duration parameter acquires the character of temperature dependence τ = φ (Т). With a mixing duration of τ <1.5 * T 0.5 , particles are formed in the form of very large (up to 100 μm) and inhomogeneous plates. When mixing for more than 30 minutes, the lamellar particles change shape to a needle-shaped, which persists for a time of 30 <τ <10 6 * T 2.5 . With stirring for more than 600 minutes, carbonates are mechanically destroyed and their particle size uniformity is broken.
Уменьшение температуры реакционной среды ниже 20°С препятствует перестройке пластин в дендриты, так как при низких температурах резко замедляется процесс деформирования частиц. Увеличение температуры выше 75°С приводит к нежелательному изменению формы частиц на субмикронную округлую вследствие гидролиза карбонатов.A decrease in the temperature of the reaction medium below 20 ° C impedes the rearrangement of the plates into dendrites, since the deformation of particles sharply slows down at low temperatures. An increase in temperature above 75 ° C leads to an undesirable change in the shape of particles to a submicron rounded due to the hydrolysis of carbonates.
Заявленный способ получения карбонатов РЗЭ пластинчатой или дендритной формы может быть реализован в устройстве, состоящем из реактора для перемешивания и отстойной камеры. Такой смеситель-отстойник дает возможность в одном аппарате объединить процессы смешения и расслаивания суспензии. Кроме того, использование отстойной камеры позволяет удерживать карбонаты РЗЭ под маточным раствором в состоянии относительного покоя в течение длительного времени, что способствует совершенствованию внутренней структуры карбонатов без изменения их формы. Вместо камеры отстоя можно использовать дополнительный реактор для перемешивания, в котором скорость движения суспензии не превышает 0,5 м/сек.The claimed method for producing REE carbonates of plate or dendritic form can be implemented in a device consisting of a mixing reactor and a settling chamber. Such a mixer-settler makes it possible to combine the processes of mixing and delamination of the suspension in one apparatus. In addition, the use of a settling chamber makes it possible to keep REE carbonates under the mother liquor in a state of relative rest for a long time, which helps to improve the internal structure of carbonates without changing their shape. Instead of a sludge chamber, an additional mixing reactor can be used, in which the speed of the suspension does not exceed 0.5 m / s.
Готовые карбонаты РЗЭ отделяют от маточного раствора, промывают и сушат. Карбонаты пластинчатой формы имеют длину от 7 до 20 мкм и ширину от 3 до 1 мкм, а карбонаты дендритной формы - длину от 15 до 20 мкм и зубцы от 3 до 5 мкм, причем длина частиц увеличивается в вышеуказанных пределах при увеличении интенсивности и продолжительности перемешивания. Карбонаты пластинчатой формы используют в производстве полировальных материалов, карбонаты дендритной формы - в производстве катализаторов.Ready REE carbonates are separated from the mother liquor, washed and dried. Plate-shaped carbonates have a length of 7 to 20 μm and a width of 3 to 1 μm, and dendritic carbonates have a length of 15 to 20 μm and teeth of 3 to 5 μm, the particle length increasing in the above ranges with increasing intensity and duration of mixing . Lamellar carbonates are used in the production of polishing materials, dendritic carbonates are used in the manufacture of catalysts.
Пример №1.Example No. 1.
Непрерывное осаждение карбонатов пластинчатой формы проводят в устройстве, изображенном на фиг.1, где использованы следующие обозначения составных элементов: 1 - реактор; 2 - отстойная камера; 3 - диффузор; 4 - мешалка; 5 - дозатор для ввода исходного раствора РЗЭ; 6 - дозатор для ввода раствора осадителя; 7 - разгрузочное устройство для вывода карбонатов РЗЭ; 8 - штуцер для вывода маточного раствора.Continuous deposition of plate-shaped carbonates is carried out in the device shown in figure 1, where the following designations of the constituent elements are used: 1 - reactor; 2 - settling chamber; 3 - diffuser; 4 - mixer; 5 - dispenser for input of the initial solution of REE; 6 - dispenser for introducing a precipitant solution; 7 - discharge device for the output of REE carbonates; 8 - fitting for the withdrawal of the mother liquor.
Реактор 1 расположен внутри отстойной камеры 2. Объем реактора 1 составляет 0,1 л, отстойной камеры 2 – 12 л. Реактор 1 отделен от отстойной камеры 2 диффузором 3. В реакторе 1 установлена механическая пропеллерная мешалка 4 диаметром 0,02 м, вращающаяся со скоростью 1200 об/мин. Максимальная скорость движения суспензии в реакторе 1, равная окружной скорости вращения мешалки 4, составляет 1,2 м/сек. Температура реакционной среды в реакторе 1 и отстойной камере 2 составляет 20°С. Хлоридный раствор РЗЭ, содержащий 100 г/л РЗЭ, и раствор осадителя, содержащий 95 г/л Na2CO3, подают через дозаторы 5 и 6 в реактор 1 со скоростью 0,008 л/мин. В результате смешивания растворов образуется суспензия карбонатов, которая пребывает в реакторе 1 в течение 7 минут. При этом выдерживается неравенство Образовавшаяся суспензия переливается через верхний край реактора 1 и по зазору между стенками реактора 1 и диффузора 3 поступает в отстойную камеру 2. В отстойной камере 2 суспензия расслаивается. Осадок карбонатов оседает на дно и выводится через разгрузочное устройство 7, расположенное в днище отстойной камеры 2. Водная фаза осветляется и сливается через штуцер 8 в верхней части отстойной камеры 2. Вывод сгущенной суспензии карбонатов через разгрузочное устройство 7 начинают через 120 минут после начала осаждения, что обеспечивает пребывание карбонатов в отстойной камере 2 в течение 120 минут.The
На выходе из разгрузочного устройства 7 получают карбонаты с частицами в виде однородных пластин длиной 7 мкм и шириной 3 мкм.At the exit of the
Таким образом, предложенные способ и устройство позволяют непрерывно получать при 20°С гранулометрически однородные карбонаты пластинчатой формы, в то время как при использовании известного способа получаются карбонаты игольчатой формы.Thus, the proposed method and device can continuously obtain at 20 ° C granulometrically uniform plate-shaped carbonates, while using the known method, needle-shaped carbonates are obtained.
Пример №2.Example No. 2.
Непрерывное осаждение карбонатов дендритной формы проводят в устройстве, изображенном на фиг.2, где использованы следующие обозначения составных элементов: 1 - циркуляционная труба; 2 - отстойная камера; 3 - диффузор; 4 - мешалка; 5 - дозатор для ввода исходного раствора РЗЭ, 6 - дозатор для ввода раствора осадителя; 7 - разгрузочное устройство для вывода карбонатов РЗЭ, 8 - штуцер для вывода маточного раствора.Continuous deposition of carbonates of the dendritic form is carried out in the device depicted in figure 2, where the following designations of the constituent elements are used: 1 - circulation pipe; 2 - settling chamber; 3 - diffuser; 4 - mixer; 5 - a dispenser for introducing an initial REE solution; 6 - a dispenser for introducing a precipitant solution; 7 - discharge device for the output of REE carbonates, 8 - fitting for the withdrawal of the mother liquor.
Устройство состоит из циркуляционной трубы 1, расположенной внутри отстойной камеры 2. Объем циркуляционной трубы 1 составляет 0,05 л, отстойной камеры 2 - 3 л. Циркуляционная труба 1 отделена от отстойной камеры 2 диффузором 3. В циркуляционной трубе 1 установлена механическая пропеллерная 4 мешалка диаметром 0,02 м, вращающаяся со скоростью 1200 об/мин и создающая восходящий поток жидкости. Максимальная скорость движения суспензии в циркуляционной трубе I, равная окружной скорости вращения мешалки, составляет 1,2 м/сек. Температура реакционной среды во всем устройстве составляет 60°С. Горячие хлоридный раствор РЗЭ, содержащий 100 г/л РЗЭ, и раствор осадителя, содержащий 95 г/л Na2CO3, подают через дозаторы 5 и 6 в циркуляционную трубу 1 со скоростью 0,0015 л/мин. В результате смешивания растворов образуется суспензия карбонатов РЗЭ, которая переливается через верхний край циркуляционной трубы 1 и по зазору между циркуляционной трубой 1 и диффузором 3 поступает в отстойную камеру 2. В отстойной камере 2 суспензия расслаивается. Осадок карбонатов оседает на дно и выводится через разгрузочное устройство 7, расположенное в днище отстойной камеры 2. Часть осадка возвращается из отстойной камеры 2 в циркуляционную трубу 1 благодаря насосному действию мешалки 4. В отстойной камере 2 водная фаза осветляется и выводится через штуцер 8. Вывод карбонатов через разгрузочное устройство 7 начинают через 180 минут после осаждения, что обеспечивает пребывание карбонатов в зоне смешения в течение 180 минут. При этом соблюдается условие The device consists of a
На выходе из разгрузочного устройства 7 получают карбонаты с частицами дендритной формы, причем первичная игла дендрита имеет длину 15-20 мкм, а вторичные иглы (зубцы) размер 3-5 мкм.At the outlet of the
Таким образом, предложенные способ и устройство позволяют непрерывно получать при 60°С карбонаты дендритной формы, в то время как при использовании известного способа получаются карбонаты в виде пластин.Thus, the proposed method and device can continuously produce dendritic carbonates at 60 ° C, while using the known method carbonates are obtained in the form of plates.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003111206/15A RU2245845C2 (en) | 2003-04-21 | 2003-04-21 | Method of preparing high-dispersity and granulometrically uniform rare-earth element carbonates with plate or dendritic form |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003111206/15A RU2245845C2 (en) | 2003-04-21 | 2003-04-21 | Method of preparing high-dispersity and granulometrically uniform rare-earth element carbonates with plate or dendritic form |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2003111206A RU2003111206A (en) | 2004-10-27 |
RU2245845C2 true RU2245845C2 (en) | 2005-02-10 |
Family
ID=35208970
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003111206/15A RU2245845C2 (en) | 2003-04-21 | 2003-04-21 | Method of preparing high-dispersity and granulometrically uniform rare-earth element carbonates with plate or dendritic form |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2245845C2 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2693176C1 (en) * | 2018-12-28 | 2019-07-01 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Лаборатория Инновационных Технологий" | Method of producing carbonates of rare-earth elements |
RU2729573C1 (en) * | 2019-12-30 | 2020-08-07 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Method of producing carbonates of rare-earth elements |
CN113830817A (en) * | 2021-10-22 | 2021-12-24 | 南昌大学 | Cerium-based oxide material and preparation method of precursor thereof |
-
2003
- 2003-04-21 RU RU2003111206/15A patent/RU2245845C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
КОРОВИН С.С. и др., Редкие и рассеянные элементы, М.: МИСИС, 1996, т.1, с.202-203. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2693176C1 (en) * | 2018-12-28 | 2019-07-01 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Лаборатория Инновационных Технологий" | Method of producing carbonates of rare-earth elements |
RU2729573C1 (en) * | 2019-12-30 | 2020-08-07 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Method of producing carbonates of rare-earth elements |
CN113830817A (en) * | 2021-10-22 | 2021-12-24 | 南昌大学 | Cerium-based oxide material and preparation method of precursor thereof |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7238331B2 (en) | Process for producing nano-powders and powders of nano-particle loose aggregate | |
AU2002317383A1 (en) | Methods of manufacturing particles | |
JPH0847606A (en) | Method and apparatus for treating untreated liquid flow | |
JPS61268346A (en) | Method for forming liquid droplet | |
Binev et al. | Study of crystal size distributions in a fluidized bed crystallizer | |
Thai et al. | Agglomeration of Ni-rich hydroxide crystals in Taylor vortex flow | |
CA2919311C (en) | Reverse-phase polymerisation process | |
Zhu et al. | Crystallization behavior and kinetics of calcium carbonate in highly alkaline and supersaturated system | |
RU2245845C2 (en) | Method of preparing high-dispersity and granulometrically uniform rare-earth element carbonates with plate or dendritic form | |
Seewoo et al. | Aspects of gypsum precipitation in scaling waters | |
JPS5829249B2 (en) | Method for producing aluminum hydroxide | |
CN113398853A (en) | Nano quantum dot low-temperature synthesis device and method and application of nano quantum dot low-temperature synthesis device in synthesis of sulfur indium silver quantum dots | |
US4818499A (en) | Apparatus for the decomposition of sodium aluminate liquor for the production of alumina | |
NL8006503A (en) | METHOD FOR EXTRACTING TITANIC COMPONENTS FROM TITANIC CONTAINING MATERIAL | |
RU2693176C1 (en) | Method of producing carbonates of rare-earth elements | |
Paik et al. | A novel approach of precipitation of Ammonium Di-Uranate (ADU) by sonochemical route | |
JP2003146653A (en) | Aluminum hydroxide aggregate, method of producing the same, method of producing aluminum hydroxide powder by using the same, and precipitation tank | |
UA60350C2 (en) | producing alumina trihydrate with a separate control of sodium content and granulometric composition | |
Uehara-Nagamine et al. | Effect of process variables on the single-feed semibatch precipitation of barium sulphate | |
RU2736287C1 (en) | Microreactor with swirled reagent solution streams | |
JP2973062B2 (en) | Continuous production method of barium sulfate | |
JPH10337406A (en) | Flocculator | |
Mateescu et al. | Calcium carbonate precipitation in ultrasonic field | |
Stec et al. | Solid Features Modification by the Reactor Selection and US Support during Reactive Crystallization. Materials 2022, 15, 7419 | |
RU1819857C (en) | Method for production of zinc sulfide |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050422 |