[发明专利]超声波辅助草酸盐沉淀生产低氯根细粒度高纯度稀土化合物

说明书

技术领域

本发明涉及一类低氯根细粒度稀土化合物的制备方法，其主要特点是在稀土草酸盐沉淀过程中采取了超声波辅助技术，实现了直接从盐酸介质中沉淀稀土得到低氯根含量和微细颗粒稀土化合物材料的双重目的。属于稀土湿法冶金和稀土材料领域.

技术背景

高纯度稀土化合物的生产技术是满足稀土功能材料应用要求的关键技术。上世纪90年代以来，南昌大学在稀土沉淀与结晶技术研究中解决了直接从盐酸介质中通过碳酸盐和草酸盐沉淀法生产低氯根碳酸稀土和氧化稀土的技术难题，并得到广泛的应用，为我国低氯根高纯度稀土产品的生产与应用提供了先进技术。近几年来，稀土产品价格的急速攀升给稀土应用带来很大压力，许多稀土应用企业对稀土产品提出了新的要求。其中最为主要的一个要求是产品颗粒的进一步减小。例如:在荧光材料领域，为了降低荧光粉用量，需要把荧光粉颗粒进一步减小以降低荧光粉层的涂覆厚度，希望氧化钇等材料前驱体的颗粒从5微米左右降低到2微米；在光学玻璃生产过程中要求氧化镧的粒度能够从十几微米降低到几个微米，以增加氧化镧在熔融玻璃料中的分散性能。但是，现行沉淀法难以满足这些要求。为此，需要发展新的能够同时满足高纯度稀土化合物材料氯根含量和颗粒度要求的技术。本发明正是针对解决这一问题而提出的。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种超声波辅助的稀土草酸盐沉淀结晶方法，即:在超声波辅助下进行草酸稀土的沉淀操作，利用超声波的空化效应来减少沉淀过程的二次结晶行为，增加一次成核速度，同时降低颗粒表面电性，从而达到降低颗粒大小，减少氯离子夹带的双重目的。

本发明的工艺步骤如下：

 [1]在沉淀反应釜锅、罐或槽中预先注入草酸溶液，或含有草酸稀土和稀盐酸水的悬浮液，其体积以搅拌浆能把溶液或悬浮液搅起为准，并使溶液温度达到设定的沉淀控温要求1-100℃；

[2] 在设定的沉淀温度下溶解草酸至饱和或接近饱和浓度，按照稀土与草酸的物质的量之比1：1.5-1：1.8以及草酸溶液和稀土料液的浓度计算草酸溶液和稀土料液的加料体积比，按照加料方式和反应时间要求计算加料速度，在超声波的作用下完成加料反应沉淀过程；稀土料液的温度为常温到设定的沉淀温度范围；

[3] 加料完毕后即可停止超声，在继续搅拌均匀后陈化1-6h,或将超声沉淀浆料转入另一反应釜锅或槽进行陈化0.5-10h；

[4]陈化后，将上清液分出，沉淀继续加水洗涤直至洗涤滤液中用硝酸银溶液检测不到氯离子的存在为止；

[5]经洗涤过滤脱水的草酸稀土进入煅烧工序，在800-1400℃之间煅烧1-6h,即可得到所需的低氯根细粒度稀土氧化物。

所述稀土料液可以是氯化钇+铕、氯化镧、氯化钇料液中的一种。

    在沉淀与陈化过程中超声波对于细化颗粒和降低氯根均有贡献，但以加料反应过程中的作用最大。因此，超声时间应该比加料反应时间相当或稍长。延长超声时间对于降低产品中的氯根含量，减小颗粒粒度没有明显的影响。因此，从节能的角度来考虑，陈化和洗涤过程可以取消超声。

本发明的有益效果是：

   本发明简单易行，只需在现有沉淀与结晶反应设备中增加超声波发生器及其传输部件即可。在超声波作用下完成加料反应沉淀过程，形成的沉淀接着在一定温度下陈化结晶，随后进行洗涤,过滤得到稀土草酸盐，煅烧后即可得到相应的氧化物产品。适合于各种稀土草酸盐的沉淀和结晶工序，得到颗粒小、氯根含量低的高纯度稀土产品。其氯根含量可以控制在50ppm以下。颗粒粒度与稀土元素种类有关，对于氧化钇系列产品，其粒度可以控制在2-3微米之间，对于氧化镧系列产品，其粒度在4-6微米之间。

附图说明

图1 超声作用下草酸反序沉淀钇铕所得氧化物的电镜照片，表明颗粒大小在2微米左右；

图2 超声作用下草酸反序沉淀钇铕所得草酸钇铕的XRD衍射图，表明其结晶良好，为典型的草酸钇结晶；

图3 超声作用下草酸正序沉淀镧所得氧化物的电镜照片，表明颗粒未条状结晶的聚集体，颗粒在5微米左右；

图4超声作用下草酸同步沉淀镧所得草酸镧的XRD衍射图见，表明沉淀产物为草酸镧结晶。

图5 超声作用下草酸反序沉淀钇所得氧化物的电镜照片，表明颗粒大小在2-3微米之间；

图6 超声作用下草酸反序沉淀钇所得草酸钇的XRD衍射图，表明其结晶良好，为典型的草酸钇结晶。

具体实施方式