專利名稱：一種氣相沉淀稀土的方法
技術領域：
本發明屬于稀土濕法冶金領域，涉及碳酸稀土沉淀的方法。
背景技術：
稀土元素由于其結構的特殊性而具有諸多其它元素所不具備的光、電、磁等特性，從而成為高科技領域中不可缺少的ー組元素，被稱“エ業味精”，是制備高新技術新材料不可缺少的原料。我國具有世界上最豐富的稀土礦產資源，又是稀土生產和出口大國，主要以氧化稀土、碳酸稀土作為稀土產品。碳酸稀土有時作為煅燒成稀土氧化物的中間產品，碳酸稀土作為中間產品或終端產品的比重越來越大，由于碳酸氫鈉、碳酸鈉沉淀劑成本昂貴，碳酸氫銨價格低廉，因此，在稀土初級原料和分離產品上普遍采用碳酸氫銨作為稀土沉淀劑，但大部分為初級純度不太高的稀土產品，對于高純稀土產品很少用碳酸氫銨作為稀土沉淀齊 。
隨著稀土工業快速發展，稀土生產中的環境保護問題已引起國家的重視，國家發布了《稀土工業污染物排放標準》，并已進行實施階段，其中稀土沉淀母液的排放是主要問題之一，這也是稀土生產企業急需要解決的問題，現有稀土生產企業將碳酸氫銨配成溶液并沉清浄化來沉淀稀土，エ藝用水量大，排水量也大，這也是影響稀土生產企業環保達標ー個主要障礙，因此，減少稀土生產中廢液量和碳酸氫銨用于高純產品的沉淀成為稀土生產ー個研究新課題。

發明內容
本發明的目的在于減少稀土生產中廢液量，提供碳酸氫銨用于高純稀土產品的沉淀，提高稀土沉淀母液氯化銨的含量，為后續沉淀母液的綜合回收作好原料準備，從根本上解決稀土生產中的環境污染問題。本發明采用的技術方案是利用碳酸氫銨受熱易分解成ニ氧化碳和氨的特點，ニ氧化碳和氨與稀土料液沉淀生成碳酸稀土，經過濾、烘干得到碳酸稀土產品，或煅燒成稀土氧化物。本發明是通過以下步驟實現的。(I)以單ー或混合稀土溶液為原料，稀土溶液的濃度為O. 3 2. OmoI/Lο在攪拌的情況下，將沉淀反應器中的稀土溶液加熱到40°C 95°C，并維持到沉淀反應結束。(2)在分解反應器中加入固體碳酸氫銨，其加入量不低于理論用量的I. 2倍。(3)連接沉淀反應器和分解反應器，并使反應系統密封，維持反應過程中溫度不低于碳酸氫銨的分解溫度。(4)在沉淀反應器攪拌和恒溫條件下，加熱分解反應器，使分解反應器溫度控制在40°C 100°C，分解反應器中的碳酸氫銨開始分解，沉淀反應器中開始稀土沉淀反應，反應系統中的壓強控制在IKpa lOOKPa。(5)當沉淀反應器中的物料pH在6. 8 7. O時,停止加熱沉淀反應器和分解反應器，沉淀反應器繼續攪拌10 20分鐘。(6)從沉淀反應器中放出碳酸稀土漿料，過濾、洗滌、濾干；80°C 150°C干燥2 4小時，得到碳酸稀土 ；或800°C 1000°C煅燒2小時，得到氧化稀土。本發明中，為了有利于形成碳酸稀土晶狀沉淀，在步驟(I)中，可以在沉淀反應器的稀土溶液中加入結晶碳酸稀土作晶種。本發明步驟(I)中所述的稀土溶液包括氯化稀土、硝酸稀土、硫酸稀土、高氯酸稀土及醋酸稀土溶液。本發明步驟(6)中所述的過濾機包括板框式壓濾機、真空過濾機、離心機；步驟6中洗液可根據產品的純度選用自來水、過濾水、蒸餾水或去離子水。

采用本發明制備的碳酸稀土具有很好的過濾性能，易于洗滌；可減少配制沉淀劑所帶來的大量沉淀母液，為沉淀母液后期處理提供了有利條件；碳酸氫銨分解本身是一個沉淀劑的提純過程，可用于高純稀土的沉淀，避免用高純沉淀劑帶來高成本。本發明具有工藝簡單、密閉、污染低于原方法，成本低等特點，適應于工業化規模生產。


圖I為本發明采用的技術路線圖。圖2為本發明碳酸鑭SEM圖。圖3為本發明碳酸鈰SEM圖。圖4為本發明碳酸釹SEM圖。
具體實施例方式本發明將通過以下實施例作進一步說明。
具體實施例方式實施例I。用氣相沉淀鑭的方法。在有加熱裝置的反應器中加入濃度為I. OmoI/L氯化鑭溶液1500 mL,在攪拌的情況下，將氯化鑭溶液熱到80 85°C。在另一有加熱裝置的反應器中加入碳酸氫銨固體，連接兩反應器，加熱裝有碳酸氫銨的分解反應器到45°C，使其碳酸氫銨開始分解，打開裝有氯化鑭溶液的反應器的放空閥I分鐘排空；控制分解反應器的溫度使其系統中的氣壓在5KPa左右反應，當反應物料pH在6. 8時，停止加熱沉淀反應器和碳酸氫銨分解反應器，沉淀反應器繼續攪拌20分鐘；碳酸稀土漿料放到真空過濾機抽濾，用蒸餾水洗滌2 4次，抽干，在105°C干燥2小時。碳酸稀土漿料放出自然沉降30分鐘，沉淀體積為O. 77mL/ gLa203，屬于沉淀體積小易過濾漿料；沉淀烘干煅燒后灼減率為26. 2%。實施例2。用氣相沉淀鈰的方法。在有加熱裝置的反應器中加入濃度為O. 8mol/L氯化鑭溶液1500 mL,在攪拌的情況下，將氯化鑭溶液熱到75 75°C。在另一有加熱裝置的反應器中加入碳酸氫銨固體，連接兩反應器，加熱裝有碳酸氫銨的反應器到45°C以上，使其碳酸氫銨開始分解，打開裝有氯化鑭溶液的反應器的放空閥I分鐘排空；控制分解反應器的溫度使其系統中的氣壓在IOKPa左右反應，當反應物料pH在7. O時，停止加熱沉淀反應器和碳酸氫銨分解反應器，沉淀反應器繼續攪拌20分鐘；碳酸稀土漿料放到真空過濾機抽濾，用蒸餾水洗滌2 4次，抽干，在105°C干燥2小吋。碳酸稀土漿料放出自然沉降速度快，抽干體積為O. 85mL/ gLa203，屬于沉淀體積小易過濾漿料；沉淀烘干煅燒后灼減率為25. 0%。實施例3。用氣相沉淀釹的方法。在有加熱裝置的反應器中加入濃度為O. 5mol/L氯化鑭溶液1500 mL,在攪拌的情況下，將氯化鑭溶液熱到90 95°C。在另一有加熱裝置的反應器中加入碳酸氫銨固體，連接兩反應器，加熱裝有碳酸氫銨的反應器到45°C以上，使其碳酸氫銨開始分解，打開裝有氯化鑭溶液的反應器的放空閥I分鐘排空；控制分解反應器的溫度使其系統中的氣壓在25KPa左右反應，當反應物料pH在7. O吋，停止加熱沉淀反應器和碳酸氫銨分解反應器，沉淀反應器繼續攪拌20分鐘；碳酸稀土漿料放到真空過濾機抽濾，用蒸餾水洗滌4次，抽干，在105°C干燥2小吋。碳酸稀土漿料放出自然沉降速度較快，抽干沉淀體積為I. ImL/gNd203，屬于沉淀體積較小易過濾漿料；沉淀烘干煅燒后灼減率為27. 8%。
實施例4。用氣相沉淀釔的方法。在有加熱裝置的反應器中加入濃度為I. OmoI/L氯化鑭(鈰)溶液1600 mL,在攪拌的情況下，將氯化鑭溶液熱到60 65°C。在另一有加熱裝置的反應器中加入碳酸氫銨固體，連接兩反應器，加熱裝有碳酸氫銨的反應器到45°C以上，使其碳酸氫銨開始分解，打開裝有氯化鑭溶液的反應器的放空閥I分鐘排空；控制分解反應器的溫度使其系統中的氣壓在20KPa左右反應，當反應物料pH在6. 9時，停止加熱沉淀反應器和碳酸氫銨分解反應器，沉淀反應器繼續攪拌20分鐘；碳酸稀土漿料放到真空過濾機抽濾，用蒸餾水洗滌4次，抽干，在105°C干燥2小吋。碳酸稀土漿料放出自然沉降速度較慢，抽干沉淀體積為2. IOmL/gY203，屬于沉淀體積較大，較易過濾的漿料；沉淀烘干煅燒后灼減率為41. 3%。實施例5。用氣相沉淀鑭鈰混合物的方法。在有加熱裝置的反應器中加入濃度為I. OmoI/L氯化鑭溶液1500 mL,在攪拌的情況下，將氯化鑭溶液熱到75°C。在另一有加熱裝置的反應器中加入碳酸氫銨固體，連接兩反應器，加熱裝有碳酸氫銨的反應器到45°C以上，使其碳酸氫銨開始分解，打開裝有氯化鑭溶液的反應器的放空閥I分鐘排空；控制分解反應器的溫度使其系統中的氣壓在IOKPa左右反應，當反應物料pH在7. O時，停止加熱沉淀反應器和碳酸氫銨分解反應器，沉淀反應器繼續攪拌20分鐘；碳酸稀土漿料放到真空過濾機抽濾，用蒸餾水洗滌3次，抽干，在105°C干燥2小時。碳酸稀土衆料放出自然沉降速度快,抽干沉淀體積為O. 80mL/ g (LaCe)2O3,屬于沉淀體積小易過濾漿料；沉淀烘干煅燒后灼減率為29. 0%。以上所述的實施例，只是本發明的幾個小試典型的具體實施方案，本領域的技術人員可以在所附權利要求的范圍內做出中試和エ業生產，井能作出權利要求范圍內的任何修改。
權利要求
1.一種氣相沉淀稀土的方法，其特征是按以下步驟 (1)以單一或混合稀土溶液為原料，稀土溶液的濃度為O.3 2. Omol/L，在攪拌的情況下，將沉淀反應器中的稀土溶液加熱到40°C 95°C,并維持到沉淀反應結束； (2)在分解反應器中加入固體碳酸氫銨，其加入量不低于理論用量的I.2倍； (3)連接沉淀反應器和分解反應器，并使反應系統密封，維持反應過程中溫度不低于碳酸氫銨的分解溫度； (4)在沉淀反應器攪拌和恒溫條件下，加熱分解反應器，使分解反應器溫度控制在40°C 100°C，分解反應器中的碳酸氫銨開始分解，沉淀反應器中開始稀土沉淀反應，反應系統中的壓強控制在IKpa IOOKPa ； (5)當沉淀反應器中的物料pH在6.8 7. O時，停止加熱沉淀反應器和分解反應器，沉淀反應器繼續攪拌10 20分鐘； (6)從沉淀反應器中放出碳酸稀土漿料，過濾、洗滌、濾干；80°C 150°C干燥2 4小時，得到碳酸稀土 ；或800°C 1000°C煅燒2小時，得到氧化稀土。
2.根據權利要求I所述的氣相沉淀稀土的方法，其特征是所述的步驟(I)中，在沉淀反應器的稀土溶液中加入結晶碳酸稀土。
全文摘要
一種氣相沉淀稀土的方法，屬于稀土濕法冶金領域。將碳酸氫銨加熱分解成二氧化碳和氨的氣體，在攪拌情況下將二氧化碳和氨通入一定溫度和濃度的稀土料液中，沉淀生成碳酸稀土，沉淀漿料經過濾、烘干得到碳酸稀土，或煅燒成稀土氧化物。本發明具有工藝簡單、密閉、污染低于原方法，成本低等特點，適應于工業化規模生產。
文檔編號C22B3/44GK102816930SQ20121028614
公開日2012年12月12日 申請日期2012年8月13日 優先權日2012年8月13日
發明者周新木, 李永繡, 李冬平, 李靜, 劉念珠 申請人:南昌大學