RU2601763C1 - Способ получения высокочистого водного раствора нитрата церия (iv) (варианты) - Google Patents
Способ получения высокочистого водного раствора нитрата церия (iv) (варианты) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2601763C1 RU2601763C1 RU2015143579/05A RU2015143579A RU2601763C1 RU 2601763 C1 RU2601763 C1 RU 2601763C1 RU 2015143579/05 A RU2015143579/05 A RU 2015143579/05A RU 2015143579 A RU2015143579 A RU 2015143579A RU 2601763 C1 RU2601763 C1 RU 2601763C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cerium
- aqueous solution
- nitrate
- iii
- purity
- Prior art date
Links
- HSJPMRKMPBAUAU-UHFFFAOYSA-N cerium(3+);trinitrate Chemical compound [Ce+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O HSJPMRKMPBAUAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 62
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 title claims abstract description 28
- MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N Oxalic acid Chemical compound OC(=O)C(O)=O MUBZPKHOEPUJKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 40
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- 239000000047 product Substances 0.000 claims abstract description 26
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 25
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims abstract description 25
- CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N ceric oxide Chemical compound O=[Ce]=O CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 229910000422 cerium(IV) oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims abstract description 15
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 235000006408 oxalic acid Nutrition 0.000 claims abstract description 13
- ZMZNLKYXLARXFY-UHFFFAOYSA-H cerium(3+);oxalate Chemical compound [Ce+3].[Ce+3].[O-]C(=O)C([O-])=O.[O-]C(=O)C([O-])=O.[O-]C(=O)C([O-])=O ZMZNLKYXLARXFY-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims abstract description 10
- 229960001759 cerium oxalate Drugs 0.000 claims abstract description 9
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 32
- LQCIDLXXSFUYSA-UHFFFAOYSA-N cerium(4+);tetranitrate Chemical compound [Ce+4].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O LQCIDLXXSFUYSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 claims description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000012467 final product Substances 0.000 claims description 3
- IBMCQJYLPXUOKM-UHFFFAOYSA-N 1,2,2,6,6-pentamethyl-3h-pyridine Chemical compound CN1C(C)(C)CC=CC1(C)C IBMCQJYLPXUOKM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 10
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 abstract description 8
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 abstract description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 abstract description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 abstract description 2
- QQZMWMKOWKGPQY-UHFFFAOYSA-N cerium(3+);trinitrate;hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.[Ce+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O QQZMWMKOWKGPQY-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000005304 optical glass Substances 0.000 abstract description 2
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 abstract 4
- 238000010790 dilution Methods 0.000 abstract 3
- 239000012895 dilution Substances 0.000 abstract 3
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 abstract 2
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 16
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 16
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- -1 fluoride anions Chemical class 0.000 description 13
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 6
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 description 6
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 6
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 5
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 5
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 5
- 238000012797 qualification Methods 0.000 description 5
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 5
- 150000000703 Cerium Chemical class 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 4
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 3
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 3
- 229910015900 BF3 Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 2
- 150000001785 cerium compounds Chemical class 0.000 description 2
- ITZXULOAYIAYNU-UHFFFAOYSA-N cerium(4+) Chemical compound [Ce+4] ITZXULOAYIAYNU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UNJPQTDTZAKTFK-UHFFFAOYSA-K cerium(iii) hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Ce+3] UNJPQTDTZAKTFK-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- STCOOQWBFONSKY-UHFFFAOYSA-N tributyl phosphate Chemical compound CCCCOP(=O)(OCCCC)OCCCC STCOOQWBFONSKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical class [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010306 acid treatment Methods 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 1
- 235000011162 ammonium carbonates Nutrition 0.000 description 1
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- XQTIWNLDFPPCIU-UHFFFAOYSA-N cerium(3+) Chemical class [Ce+3] XQTIWNLDFPPCIU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IYEZYKPGFGSZRO-UHFFFAOYSA-N cerium(3+);hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.[Ce+3] IYEZYKPGFGSZRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DRVWBEJJZZTIGJ-UHFFFAOYSA-N cerium(3+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[O-2].[O-2].[Ce+3].[Ce+3] DRVWBEJJZZTIGJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052747 lanthanoid Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002602 lanthanoids Chemical class 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 239000012074 organic phase Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 239000008096 xylene Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
- C01F17/00—Compounds of rare earth metals
- C01F17/20—Compounds containing only rare earth metals as the metal element
- C01F17/276—Nitrates
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к технологии получения чистых соединений редкоземельных элементов, а именно нитрата церия (IV), применяемых при производстве катализаторов, присадок к дизельному топливу, люминофоров, а также в оптическом стекловарении. Изобретение включает два варианта осуществления способа. Первый - способ получения высокочистого водного раствора нитрата церия (IV) при использовании в качестве исходного продукта высокочистого диоксида церия, включающий стадию образования промежуточного водного раствора нитрата церия (III) и последующую его многостадийную обработку, при этом промежуточный водный раствор нитрата церия (III) получают обработкой исходного диоксида церия при 70-80°С концентрированной азотной кислотой, содержащей 1-5 мас.% плавиковой кислоты по отношению к диоксиду церия, с последующим добавлением перекиси водорода в 2-10-кратном избытке от стехиометрического количества, нагреванием реакционной массы до 90-100°С при перемешивании, охлаждением, фильтрацией и обработкой образовавшегося промежуточного водного раствора нитрата церия (III) до образования высокочистого водного раствора нитрата церия (IV) по схеме: нагревание раствора до 50-60°С, добавление к нему щавелевой кислоты в избытке 5-20% относительно стехиометрического количества, отделение и термообработка выпавшего осадка оксалата церия на воздухе при 320-370°С и последующее растворение продукта термообработки при 80-90°С, проводимое в концентрированной азотной кислоте, используемой в избытке 1-20% относительно стехиометрического количества, до образования конечного продукта. Второй вариант - способ получения высокочистого водного раствора нитрата церия (IV) при использовании в качестве исходного продукта высокочистого гексагидрата нитрата церия (III), включающий стадию образования промежуточного водного раствора нитрата церия (III), получаемого при растворении исходного продукта в деионизированной воде, и последующую обработку его до образования высокочистого водного раствора нитрата церия (IV) по схеме: нагревание раствора до 50-60°С, добавление к нему щавелевой кислоты в избытке 5-20% относительно стехиометрического количества, отделение и термообработка выпавшего осадка оксалата церия на воздухе при 320-370°С и последующее растворение продукта термообработки при 80-90°С, проводимое в концентрированной азотной кислоте, используемой в избытке 1-20% относительно стехиометрического количества, до образования конечного продукта. Изобретение позволяет получать высокочистые продукты, удовлетворяющие по чистоте требованиям, предъявляемым в современных отраслях техники. 2 н.п. ф-лы, 1 табл., 2 пр.
Description
Изобретение относится к технологии получения чистых соединений редкоземельных элементов, применяемых при производстве катализаторов, присадок к дизельному топливу, люминофоров, а также в оптическом стекловарении и в других областях техники, и непосредственно изобретение касается получения высокочистого водного раствора нитрата церия(IV).
Известно, что для получения различных церийсодержащих соединений применяются высокочистые растворы солей церия, как растворы нитрата церия(III), так и растворы нитрата церия(IV). Принимая во внимание тот факт, что исходным продуктом при получении чистого нитрата церия(IV) может служить нитрат церия(III), ниже рассматриваются и способы получения чистого раствора нитрата церия(III).
В качестве исходного продукта при получении растворов солей церия, в частности - нитратов церия, используется, например, диоксид церия. Однако использование диоксида церия в качестве исходного продукта при получении чистых растворов нитрата церия осложнено тем, что диоксид церия трудно растворим в азотной кислоте. Поэтому растворение диоксида церия в известных публикациях предлагается проводить в избытке азотной кислоты с добавлением фторид-анионов и перекиси водорода. Фторид-анионы вводятся для облегчения вскрытия диоксида церия, а вводимая при этом перекись водорода восстанавливает церий(IV) до трехвалентного состояния [Коровин С.С., Зимина Г.В., Резник A.M., Букин В.И., Корнюшко В.Ф. Редкие и рассеянные элементы. Химия и технология. Книга 1. Под ред. Коровина С.С. М.: МИСИС. 1996. 376 с.]. Таким образом, в этом случае получается нитрат церия (III). Как результат, получаемые описанным методом растворы нитрата церия(III), следовательно, и получаемые из него растворы нитрата церия (IV) содержат значительное количество фторид-аниона, что может оказаться нежелательным для применения таких продуктов в ряде современных отраслей техники. Таким образом, наличие ионов фтора в церийсодержащих продуктах является одной из проблем. Наличие фтора в церийсодержащих продуктах объясняется и тем фактом, что основным исходным сырьем для получения соединений церия является минерал бастнезит, содержащий значительное количество фтора, являющийся смесью фторкарбонатов лантанидов [RU 2114204, С22В 59/00, 1998]. Поэтому одной из задач, которую ставят перед собой разработчики технологии получения чистых соединений церия, в частности оксидов и солей церия, является очистка этих соединений от примесей фтора.
Как видно из известных научно-технических и патентных публикаций, очистка от фтора РЗЭ, в том числе нитрата церия (III), так и нитрата церия(IV), решается различными методами. Для данных целей широко применяется обработка очищаемого продукта химическими соединениями, связывающими фтор. Например, для очистки от фтора применяется борная кислота или соединения, образующие борную кислоту [Михайличенко И.А. и др. Редкоземельные металлы. М.: Металлургия, 1987, с. 53; GB 1491180, С1 А, 1977]. При обработке фторсодержащих растворов РЗЭ борной кислотой происходит связывание фтора и реакция протекает по следующему механизму:
4HF+H3BO3=3H2O+HBF4
При этом получаются стабильные борфторидные ионы, легко растворимые в воде, которые экстрагируются из органической фазы. Например, в известном способе получения редкоземельных элементов, не содержащих фтор, из одноименных соединений редкоземельных элементов, содержащих фтор, согласно патенту [GB 1491180, С1 А, 1977], процесс осуществляют путем выделения соли РЗЭ из кислотного раствора соли в присутствии борной кислоты, взятой в количестве, необходимом для связывания ионов фтора. При этом связанные ионы фтора остаются в растворе, а соль РЗЭ, в частности нитрат церия(III), не содержащая ионы фтора, выделяется из раствора. При осуществлении такой очистки от фтора с помощью борной кислоты существенное влияние оказывает последовательность обработки очищаемого от фтора раствора соли церия. Как сказано в описании к патенту [GB 1491180], оптимально сначала осуществлять обработку борной кислотой исходного азотнокислого раствора солей РЗЭ, а затем проводить экстракцию нитрата Се трибутилфосфатом при определенном рН среды. В качестве исходного очищаемого продукта в описании к данному патенту приводится пример на способ очистки раствора солей РЗЭ, содержащих 6,2 масс. % диоксида церия на 1 л и 2,7 масс. % фтора. После отделения водного раствора борфторидных ионов в раствор соли церия(III) вводится 2,5N водный раствор щавелевой кислоты. Получаемые таким образом оксалаты РЗЭ, в частности оксалат церия(III), после фильтрации и промывки не содержит ионов фтора. Прокаливанием оксалата на последней стадии получается диоксид церия, не содержащий фтора.
В другом известном изобретении [RU 2085494, C07F 17/00, 1997] рассматривается способ получения нитрата церия(III), очищенного от фтора, включающий экстракцию церия(IV) из фторсодержащего раствора органическим растворителем (50%-ным ТБФ в ксилоле), последующую реэкстракцию в присутствии восстановителя (перекиси водорода) и затем обработку реэкстракта при рН 3,0-5,2 соединениями, обладающими щелочными свойствами (гидроксидами или карбонатами щелочных металлов или аммония). Благодаря этому происходит выпадение осадка, захватывающего из раствора фторид-анион.
Вышеприведенный способ предлагается применять для получения церия из сырья относительно низкой чистоты - например, полировальных порошков. Данный способ не применим для решения задач в области высокочистых веществ, поскольку он имеет ряд недостатков. Так, при полной реализации способа, он включает в себя стадии экстракции и реэкстракции с использованием органического растворителя, что повышает трудоемкость процесса и, следовательно, риск загрязнения. При частичной реализации, способ не гарантирует полной очистки от фтора и требует тщательного подбора условий. Кроме того, способ подразумевает использование для очистки раствора Се(III), который получается после реэкстракции церия и органического растворителя в присутствии восстановителя, а не Се(IV).
Процесс получения нитрата церия(IV) осаждением из растворов (например, азотнокислых) гидроксида церия с одновременным его окислением в щелочной среде перекисью водорода, и последующее растворение полученного осадка в азотной кислоте с образованием раствора нитрата церия(IV) технологически очень сложен. К недостаткам данного способа относится то, что получающийся осадок гидроксида церия является плохо фильтруемым, что усложняет технологический процесс, и при этом может сорбировать примеси из раствора, что снижает качество получаемого продукта.
С целью получения высокочистого водного раствора нитрата церия(IV) наиболее технологичным и экономичным методом предлагаются 2 варианта осуществления нового способа, объединенные общей технологической задачей и имеющие общие стадии процесса.
По варианту 1 предлагаемый способ получения высокочистого водного раствора нитрата церия включает следующие последовательные стадии процесса: обработку высокочистого диоксида церия концентрированной азотной кислотой, содержащей 1-5 масс. % плавиковой кислоты по отношению к диоксиду церия, при 70-80°С и добавление перекиси водорода в 2-10-кратном избытке от стехиометрического количества, нагрев реакционной массы до 90-100°С при перемешивании, охлаждение и фильтрацию полученного раствора нитрата церия, нагревание его до 50-60°С и добавление к нему щавелевой кислоты в избытке 5-20% относительно стехиометрического количества, отделение и термообработку выпавшего осадка оксалата церия на воздухе при 320-370°С и последующее растворение продукта термообработки при 80-90°С, проводимое в концентрированной азотной кислоте, используемой в избытке 1-20% относительно стехиометрического количества с получением водного раствора нитрата церия(IV).
По варианту 2 предлагаемый способ получения высокочистого водного раствора нитрата церия включает следующие последовательные стадии процесса: растворение высокочистого гексагидрата нитрата церия в деионизированной воде, фильтрацию полученного раствора нитрата церия, нагревание его до 50-60°С и добавление к нему щавелевой кислоты в избытке 5-20% относительно стехиометрического количества, отделение и термообработку выпавшего осадка океалата церия на воздухе при 320-370°С и последующее растворение продукта термообработки при 80-90°С, проводимое в концентрированной азотной кислоте, используемой в избытке 1-20% относительно стехиометрического количества с получением водного раствора нитрата церия(IV).
Согласно предлагаемому способу, в качестве исходных продуктов используется либо высокочистый диоксид церия, либо высокочистый нитрат церия(III), которые растворяют для получения промежуточного водного раствора нитрата церия(III), из которого добавлением щавелевой кислоты осаждают оксалат церия, который, после отделения фильтрацией, прокаливают на воздухе при температуре 320-370°С и прокаленный осадок растворяют в азотной кислоте для получения конечного продукта.
Высокочистый диоксид церия(IV) растворяют в избытке азотной кислоты с добавлением фторид-иона и перекиси водорода, получая раствор нитрата церия(III). Во втором варианте в качестве исходного продукта используется нитрат церия(III), который на начальной стадии растворяют в деионизированной воде.
Существенным признаком данного изобретения являются режимы проведения прокалки оксалата церия, а именно, на воздухе при температуре в интервале 320-370°С, что приводит к формированию оксидного производного церия, которое затем растворяют в азотной кислоте. Данную стадию проводят без добавления фторид-иона и существенного избытка кислоты, в отличие от известных аналогов, в которых прокаливание проводится при более высокой температуре, а процесс растворения проводится в присутствии плавиковой кислоты и значительного избытка азотной кислоты. При этом важно отметить, что растворение в азотной кислоте на последней стадии проводится при отсутствии перекиси водорода, что приводит к получению раствора нитрата церия(IV).
В качестве исходных продуктов в предлагаемом способе на всех стадиях используются высокочистое химическое сырье, а именно высокочистый диоксид церия, высокочистый нитрат церия, высокочистые химические соединения (квалификации не ниже ч.д.а.), такие как азотная кислота, перекись водорода, плавиковая кислота, щавелевая кислота и вода деионизированная (предпочтительно с сопротивлением 16-18 МОм). Основным преимуществом предлагаемого способа является подборка условий возможности проведения процесса растворения диоксида церия на последней стадии без добавления фторид-ионов и, соответственно, получение конечного раствора нитрата церия(IV), не содержащего фторид-ионов, что важно для его дальнейшего применения. Предлагаемый способ технологичен, экономически доступен благодаря использованию коммерчески доступного сырья и несложного аппаратурного оформления процесса.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1. В качестве исходного сырья используют диоксид церия СеО2 с чистотой 99,99%, примесный состав которого приведен в таблице 1. Также используют азотную кислоту и перекись водорода квалификации ос.ч., плавиковую кислоту и щавелевую кислоту квалификации х.ч. и воду деионизированную с сопротивлением 18 МОм.
В емкость для растворения вносят 20 г диоксида церия, добавляют 60 мл азотной кислоты с концентрацией 50% и 1 мл плавиковой кислоты с концентрацией 50% Реакционную массу нагревают до 70-80°С и постепенно по каплям приливают 25 мл раствора перекиси водорода с концентрацией 10%. Далее поднимают температуру реакционной массы до 90-100°С и ведут нагрев с перемешиванием до растворения диоксида церия (допускается наличие остаточной взвеси). Полученный раствор остужают и фильтруют. Затем отфильтрованный раствор нагревают до 50-60°С и добавляют 160 мл раствора щавелевой кислоты с концентрацией 100 г/л. Полученный осадок оксалата церия отфильтровывают, затем проводят термообработку осадка в температурном интервале 320-370°С на воздухе в течение 1 часа. Полученный продукт прокаливания растворяют в стехиометрическом количестве азотной кислоты с избытком 5% при нагреве до температуры кипения (при этом не добавляется перекись водорода). Продукт прокаливания растворяется полностью. Таким образом получают водный раствор нитрата церия(IV), имеющий ярко-оранжевую окраску.
Пример 2. В качестве исходного сырья используют нитрата церия(III) гексагидрат квалификации ч.д.а. Также используют азотную кислоту и перекись водорода квалификации ос.ч., щавелевую кислоту квалификации х.ч. и воду деионизированную с сопротивлением 18 МОм.
В емкость для растворения вносят 50 г нитрата церия(III) гексагидрата и 80 мл деионизированной воды, проводят растворение.
Полученный раствор нагревают до 50-60°С и добавляют 175 мл раствора щавелевой кислоты с концентрацией 100 г/л. Полученный осадок оксалата церия отфильтровывают, затем проводят термообработку осадка в температурном интервале 320-370°С на воздухе в течение 2 часов.
Полученный продукт прокаливания, по составу соответствующий диоксиду церия СеО2, вносят в емкость для растворения, добавляют стехиометрическое количество азотной кислоты с избытком 10% и нагревают до кипения. Продукт прокаливания растворяется полностью. Таким образом получают водный раствор нитрата церия(IV), имеющий ярко-оранжевую окраску.
Ниже в Таблице 1 приведен примесный состав исходного нитрата церия(III) и полученного нитрата церия(IV).
Таким образом, при помощи способа, приведенного в данном изобретении, из распространенного коммерческого сырья - высокочистого диоксида церия(IV) или нитрата церия(III) может быть получен нитрат церия(IV), не уступающий исходным соединениям по степени чистоты.
Claims (2)
1. Способ получения высокочистого водного раствора нитрата церия (IV) при использовании в качестве исходного продукта высокочистого диоксида церия, включающий стадию образования промежуточного водного раствора нитрата церия (III) и последующую его многостадийную обработку, при этом промежуточный водный раствор нитрата церия (III) получают обработкой исходного диоксида церия при 70-80°С концентрированной азотной кислотой, содержащей 1-5 мас.% плавиковой кислоты по отношению к диоксиду церия, с последующим добавлением перекиси водорода в 2-10-кратном избытке от стехиометрического количества, нагреванием реакционной массы до 90-100°С при перемешивании, охлаждением, фильтрацией и обработкой образовавшегося промежуточного водного раствора нитрата церия (III) до образования высокочистого водного раствора нитрата церия (IV) по схеме: нагревание раствора до 50-60°С, добавление к нему щавелевой кислоты в избытке 5-20% относительно стехиометрического количества, отделение и термообработка выпавшего осадка оксалата церия на воздухе при 320-370°С и последующее растворение продукта термообработки при 80-90°С, проводимое в концентрированной азотной кислоте, используемой в избытке 1-20% относительно стехиометрического количества, до образования конечного продукта.
2. Способ получения высокочистого водного раствора нитрата церия (IV) при использовании в качестве исходного продукта высокочистого гексагидрата нитрата церия (III), включающий стадию образования промежуточного водного раствора нитрата церия (III), получаемого при растворении исходного продукта в деионизированной воде, и последующую обработку его до образования высокочистого водного раствора нитрата церия (IV) по схеме: нагревание раствора до 50-60°С, добавление к нему щавелевой кислоты в избытке 5-20% относительно стехиометрического количества, отделение и термообработка выпавшего осадка оксалата церия на воздухе при 320-370°С и последующее растворение продукта термообработки при 80-90°С, проводимое в концентрированной азотной кислоте, используемой в избытке 1-20% относительно стехиометрического количества, до образования конечного продукта.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015143579/05A RU2601763C1 (ru) | 2015-10-13 | 2015-10-13 | Способ получения высокочистого водного раствора нитрата церия (iv) (варианты) |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015143579/05A RU2601763C1 (ru) | 2015-10-13 | 2015-10-13 | Способ получения высокочистого водного раствора нитрата церия (iv) (варианты) |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016129173A Division RU2646416C2 (ru) | 2016-07-18 | 2016-07-18 | Способ получения высокочистого раствора нитрата церия (iii) |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2601763C1 true RU2601763C1 (ru) | 2016-11-10 |
Family
ID=57278062
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015143579/05A RU2601763C1 (ru) | 2015-10-13 | 2015-10-13 | Способ получения высокочистого водного раствора нитрата церия (iv) (варианты) |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2601763C1 (ru) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU201352A1 (ru) * | Донецкнр филиал Всесоюзного научно исследовательского института химических реактивов , особо чистых химических веществ | Способ получения нитратов металлов | ||
| GB1491180A (en) * | 1975-07-25 | 1977-11-09 | Treibacher Chemische Werke Ag | Method of preparing rare earth metal compounds |
| RU2085494C1 (ru) * | 1995-07-11 | 1997-07-27 | Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья Кольского научного центра РАН | Способ получения очищенного от фтора нитрата церия |
-
2015
- 2015-10-13 RU RU2015143579/05A patent/RU2601763C1/ru active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU201352A1 (ru) * | Донецкнр филиал Всесоюзного научно исследовательского института химических реактивов , особо чистых химических веществ | Способ получения нитратов металлов | ||
| GB1491180A (en) * | 1975-07-25 | 1977-11-09 | Treibacher Chemische Werke Ag | Method of preparing rare earth metal compounds |
| RU2085494C1 (ru) * | 1995-07-11 | 1997-07-27 | Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья Кольского научного центра РАН | Способ получения очищенного от фтора нитрата церия |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101705380B (zh) | 一种从含稀土的铝硅物料中回收稀土方法 | |
| RU2595178C2 (ru) | Способ извлечения редкоземельных элементов и редких металлов | |
| JPH0665609B2 (ja) | 蓚酸稀土類アンモニウム複塩の製造方法及びそれらの稀土類酸化物製造への利用 | |
| JPWO2013085052A1 (ja) | 希土類元素の回収方法 | |
| JP3950968B2 (ja) | ＹおよびＥｕを分離回収する方法 | |
| CN1114564C (zh) | 制取纯氢氧化铈(ⅳ)的工艺方法 | |
| RU2367606C1 (ru) | Способ получения висмута галлово-кислого основного | |
| RU2669737C1 (ru) | Способ получения оксида скандия из скандийсодержащих концентратов | |
| CN103436719A (zh) | 从掺铈铝酸镥闪烁晶体废料中回收的氧化镥及回收方法 | |
| Soe et al. | Study on extraction of lanthanum oxide from monazite concentrate | |
| RU2601763C1 (ru) | Способ получения высокочистого водного раствора нитрата церия (iv) (варианты) | |
| CN103924077B (zh) | 添加NH4Cl的SmCl3溶液作为Sm3+与Zn2+萃取分离的洗液 | |
| US2523892A (en) | Extraction process for cerium | |
| RU2563015C2 (ru) | Способ выделения церия из нитратных растворов, содержащих сумму редкоземельных элементов | |
| RU2646416C2 (ru) | Способ получения высокочистого раствора нитрата церия (iii) | |
| US12319982B2 (en) | Process and system for recovering rare earth elements | |
| RU2678651C1 (ru) | Способ получения оксида иттербия-176 | |
| CN118957318A (zh) | 一种利用协同萃取体系制备高纯度氧化钪的方法 | |
| WO2020063035A1 (zh) | 富集钪的方法 | |
| US3420860A (en) | Method of rare-earth metal recovery from orthovanadate compound | |
| RU2335554C2 (ru) | Способ извлечения америция в виде диоксида америция из растворов | |
| RU2162821C2 (ru) | Способ выделения церия (+4) из азотнокислого раствора редкоземельных элементов | |
| Marsh | The separation of the lanthanons (Rare-Earth elements) | |
| CN102205986A (zh) | 从富集钪的原料中分离锆的方法及氧化钪的制备方法 | |
| US3653813A (en) | Process for preparing rare earth normal tungstates |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20180609 Effective date: 20180609 |