[發明專利]一種高溫分解制備三價稀土氧化物的方法

有效

• 申請號: 201210081225.5
• 申請日: 2012-03-26
• 公開（公告）號: CN102616826A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 吳文遠;邊雪
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: C01F17/00
• 分類號: C01F17/00
• 代理公司: 沈陽東大專利代理有限公司 21109
• 代理人: 李在川

技術領域

本發明屬于稀土冶金領域，具體涉及一種高溫分解制備三價稀土氧化物的方法。

背景技術

隨著科學技術的發展，稀土氧化物作為制備新材料的基礎材料之一得到了越來越廣泛的應用，稀土氧化物是稀土生產中最常見的中間產品，可進一步用于生產稀土金屬、合金和功能材料等。目前稀土氧化物的制備工藝向著制備具有特殊物理化學性質的稀土氧化物的方向發展，如要求制備不同粒徑、不同比表面積的稀土氧化物和稀土復合物粉體等。

稀土金屬、稀土的氫氧化物以及含揮發性酸根的稀土鹽類，如草酸鹽、碳酸鹽、硝酸鹽和硫酸鹽等在空氣中氧化或在空氣中灼燒就可以得到稀土氧化物，一般形成倍半氧化物?RE₂O₃，如：鈰形成CeO₂，鐠形成Pr₆O₁₁（Pr₂O₃·4PrO₂），鋱形成Tb₄O₇（Tb₂O₃·2TbO₂），目前工業上一般用在空氣中灼燒稀土碳酸鹽或稀土草酸鹽的方法制備稀土氧化物。

化學工業出版社出版的《稀土冶金學》173頁中公開了草酸鹽沉淀法或碳銨沉淀法制備稀土氧化物的工藝，其中草酸鹽沉淀法是：將含20~100g/L的稀土氯化物溶液，調節pH為2~3左右，然后加熱到80~90℃，在攪拌條件下加入固體草酸進行沉淀，草酸的用量是稀土氧化物質量的1.2~1.4倍，沉淀30分鐘后，過濾得到草酸稀土，將草酸稀土在800~900℃下灼燒2小時得到稀土氧化物，將此稀土氧化物即可作為商品出售。但值得注意的是草酸具有一定毒性，且其存在于廢水中，污染環境，同時無論是草酸沉淀法還是碳銨沉淀法，灼燒稀土沉淀過程中將排放大量的二氧化碳，這使得企業的碳排放量增加，另外，此方法沉淀后的濾液中含有大量的氯根，無法得到利用，也會造成環境污染。

中國專利申請，申請號為200410036484.1公開了一種制備稀土氧化物的方法，該方法為解決草酸鹽沉淀法或碳銨沉淀法制備稀土氧化物過程中，勞動強度大、設備損耗大、污染嚴重、分解不均衡、一致性差和影響產品質量等問題，提出了一種可連續實施灼燒分解稀土碳酸鹽或草酸鹽制備稀土氧化物的技術方案，并設計了灼燒設備。此工藝可減輕勞動強度、提高生產效率、提高產品質量。然而該工藝仍采用草酸或碳銨沉淀稀土，這無法避免灼燒過程中碳的排放和環境的污染。

稀土元素（RE）按離子價態分成二、三和四價3個組，四價組包括鈰、鐠、鋱；三價組包括鑭、鐠、釹、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、镥、釔；二價組包括釤、銪、鐿，其中四價組的熱分解過程中的中間化合物REOClx-y或REOHClx-易于進一步的與水蒸汽反應轉化為氧化物。近期中國實用新型專利CN201530727U公開了一種熱解氯化鈰溶液直接生成氧化鈰粉末的裝置，使用該裝置在200℃到850℃時生成了氧化鈰固體和氯化氫氣體，但該專利僅涉及到了焙燒溫度，因此該專利所述的設備及焙燒條件，對于要求氧化鈰轉化率大于95%工藝方法而言，是非常不充分的；中國專利申請號201010534886.X公開了一種氧化鈰粉的制備方法，提供了氯化鈰溶液熱解制備氧化鈰的溶液濃度、焙燒溫度和氣流量等條件，并獲得了純度大于99%的氧化鈰粉產品，但該專利僅限制在氣體載體流速為2升/小時的小型試驗規模，對于大規模的生產過程指導意義不大。而且對于三價組稀土元素在空氣或氧氣氣氛中的熱分解過程，三價稀土氯化物會首先分解為稀土氯氧化物REOCl，而三價組稀土氯氧化物分解為氧化物的溫度較四價組高，一般熱分解溫度高于1000℃，因此上述兩個專利提及的方法不能使三價組稀土氯化物溶液熱分解轉化為氧化物，而只能轉化為氯氧化物。

發明內容

針對上述現有技術存在的問題，本發明提供一種高溫分解制備三價稀土氧化物的方法，能夠實現三價稀土氯化物溶液直接分解獲得稀土氧化物粉末，避免了碳酸氫銨或草酸沉淀在焙燒方法帶來的原料消耗。

實現本發明目的的技術方案是：

首先將焙燒爐升溫至1000~1700℃范圍內，然后將濃度為10~300g/L的三價稀土氯化物溶液，與流速為5~8000升/小時的壓縮空氣混合后噴入焙燒爐內，焙燒1~40分鐘，經焙燒后的焙渣自然冷卻，獲得三價稀土氧化物含量大于99wt%的粉末產物。

所述的三價稀土氯化物是：氯化鑭、氯化鐠、氯化釹、氯化銪、氯化釓、氯化鏑、氯化鋱、氯化鈥、氯化鉺、氯化銩、氯化镥或氯化釔。