[发明专利]一种氯化稀土电转化制备氧化稀土的方法

说明书

一种氯化稀土电转化制备氧化稀土的方法，属于稀土的湿法冶金领域。该方法对氯化稀土溶液进行预脱酸电解，盐酸返回稀土生产系统；将预脱酸后的稀土氯化物溶液作为电解液进行电解，10℃≤温度<100℃，电解的电压≥2.2V，电解过程中向阴极区通入高纯二氧化碳气体，并进行搅拌，直接制得碳酸稀土；阴极室中，电解液和碳酸稀土定向流动，通过过滤装置进行固液分离，得到滤液和碳酸稀土，滤液循环返回阴极室；将碳酸稀土烘干后焙烧，制得CO₂气体和氧化稀土产品。该发明利用电解过程，工艺简单，成本低，同时回收副产品氢气和氯气制备的盐酸可以返回稀土生产系统，并消除氨氮等一些废水的污染，最后得到高纯度的氧化稀土产品。

技术领域

本发明涉及一种氯化稀土电转化制备氧化稀土的方法，属于稀土的湿法冶金领域。

背景技术

稀土在冶金机械、石油化工、功能陶瓷、催化剂和高新材料等领域有重要的应用，是国际竞争中的重要战略资源。现已发现的稀土矿物有250多种，作为工业原料的仅有十几种，主要有氟碳铈矿、独居石、包头混合稀土矿、磷钇矿和离子吸附型矿等。在稀土精矿的湿法冶金过程中，常用盐酸溶解稀土氧化物、氢氧化物等得到混合氯化稀土溶液，再经萃取分离，难萃组分最终以氯化稀土的形式产出，易萃组分进入到有机相后再用盐酸反萃进一步获得氯化稀土溶液。氯化稀土溶液一般采用沉淀工序转化为固体稀土产品，用草酸作沉淀剂时，产品纯度高，但草酸价格昂贵，同时理论上生产1摩尔稀土产生3摩尔盐酸，该部分盐酸原则上可用于稀土氧化物、氢氧化物溶解的原料或参与反萃过程，但实践中由于母液中所含有的草酸易于稀土产生草酸沉淀降低稀土的回收率，使该过程难以进行；用碳酸氢铵作沉淀剂时，虽然降低了生产成本，但产生大量的氨氮废水无法处理，为了减少氨氮废水的污染，另外采用碳酸钠作沉淀剂生产稀土氧化物，但该过程又会产生钠盐废水，污染环境。中国专利101798627A公布了一种沉淀稀土的方法，以碳酸氢钙或碳酸氢镁水溶液作为沉淀剂，与稀土溶液混合，控制沉淀母液pH值4.5～9，得到稀土碳酸盐、氢氧化物、碱式碳酸盐中的至少一种，再经过焙烧得到稀土氧化物产品。该方法同样要加入其它化学试剂，使得到的产品纯度不高，且要调节溶液pH值，增加了额外的工序和试剂消耗。

发明内容

本发明的目的是提供一种氯化稀土电转化制备氧化稀土的方法，该发明直接以稀土生产过程中获得的氯化稀土溶液为原料进行电解，电解过程中通入二氧化碳，得到碳酸稀土，最后将碳酸稀土焙烧获得氧化稀土。该发明利用电解过程，工艺简单，成本低，同时回收副产品氢气和氯气制备的盐酸可以返回稀土生产系统，并消除氨氮等一些废水的污染，最后得到高纯度的氧化稀土产品。

为了达到以上目的，本发明的一种氯化稀土电转化制备氧化稀土的方法，采用的技术方案按照以下步骤进行：

步骤1：预脱酸电解

对氯化稀土溶液进行预脱酸电解，得到的盐酸和预脱酸后的稀土氯化物溶液，盐酸返回稀土生产系统；

步骤2：稀土氯化物电解

将预脱酸后的稀土氯化物溶液作为电解液进行电解，电解的工艺参数为：10℃≤温度<100℃，电解的电压≥2.2V，电解过程中向阴极区通入高纯二氧化碳气体，并进行搅拌，直接制得碳酸稀土；

步骤3：过滤、循环

阴极室中，电解液和碳酸稀土定向流动，通过过滤装置进行固液分离，得到滤液和碳酸稀土，滤液循环返回阴极室；阳极室电解液连续抽出，调节浓度后返回阳极室；

步骤4：烘干、焙烧

将碳酸稀土烘干后焙烧，制得CO₂气体和氧化稀土产品，CO₂气体返回步骤2循环利用；

步骤5：回收利用

电解过程中获得的副产品氢气和氯气转化为盐酸，返回稀土生产系统。