电子级硝酸铈铵的生产工艺制造技术

技术编号:21446646 阅读:36 留言:0更新日期:2019-06-26 02:43
本发明专利技术提供了电子级硝酸铈铵的生产工艺,属于化工品制造领域,包括以下步骤:(1)将原料碳酸铈溶解形成溶液1,调节溶液1至酸性得溶液2,保温反应20‑25分钟;(2)再加入碳酸铈反调整pH值,再用碳酸氢铵水溶液调pH值,得三价铈溶液;(3)将步骤(2)所得三价铈溶液进行过滤得到精制滤液;(4)将步骤(3)得到的滤液加热,蒸发浓缩,得浓缩液;(5)将步骤(4)所得浓缩液冷却结晶,并离心脱水,得硝酸铈晶体,再重结晶;(6)将步骤(5)中的高纯的硝酸铈晶体溶解;(7)向步骤(6)所得的硝酸铈溶液经氧化沉淀、板框过滤、溶解、过滤、蒸发结晶、离心脱水、包装后得电子级硝酸铈铵产品。产率高于98%,CeO2/TREO≥99.995%,金属杂质离子含量低均小于200ppb。

【技术实现步骤摘要】
电子级硝酸铈铵的生产工艺
本专利技术涉及化工品制造
,具体是电子级硝酸铈铵的生产工艺。
技术介绍
稀土元素被誉为"工业的维生素",具有无法取代的优异磁、光、电性能,对改善产品性能,增加产品品种,提高生产效率起到了巨大的作用。由于稀土作用大,用量少,已成为改进产品结构、提高科技含量、促进行业技术进步的重要元素,被广泛应用到了航天、军事、电子、冶金、石油化工、玻璃陶瓷、医药、农业等新材料领域。铈是轻稀土矿中含量最多的元素,其应用领域非常广泛,绝大部份的稀土应用领域都含有铈元素。铈可以用于制备稀土发光材料、汽车尾气净化三元催化剂、储氧材料、抛光材料及彩色工程塑料用颜料,还可用于医药治疗和化学试剂等。硝酸铈铵,分子式为Ce(NH4)2(NO3)6,桔红色颗粒状结晶,用作氧化剂用于电路腐蚀、汽车尾气净化三元催化剂及生产其它含铈化合物。目前硝酸铈铵的制备方法主要以碳酸铈为原料,用硝酸溶解,调整pH值除杂、过滤,滤液加入双氧水氧化后再加入氨水沉淀,生成的四价氢氧化铈,经板框过滤的四价氢氧化铈用硝酸溶解生成四价的硝酸铈,经过滤滤液加入硝酸铵溶液蒸发浓缩结晶、离心脱水、洗涤、包装。其生产的硝酸铈铵存在非稀土金属杂质离子含量高,硝酸铈铵的纯度低,产率不高的问题。
技术实现思路
本专利技术提供电子级硝酸铈铵的生产工艺,解决现有硝酸铈铵存在非稀土金属杂质离子含量高,硝酸铈铵的纯度低,产率不高的问题。本专利技术提供的合成方案如下:电子级硝酸铈铵的生产工艺,包括以下步骤:(1)向原料碳酸铈中加纯水,再加硝酸溶解形成溶液1,调节溶液1至酸性得溶液2,将溶液2升温至60-70℃并加入双氧水,保温反应20-25分钟;原料碳酸铈中含有的Fe2+被氧化为Fe3+;(2)再加入碳酸铈反调整pH值至2-2.5,再用碳酸氢铵水溶液调整至pH值为4-4.5,升温至90-95℃保温反应30-35分钟得到三价铈溶液;Fe3+水解生成Fe(OH)3絮状物,在调节pH时,先加入碳酸铈调节pH值至2-2.5的目的是消耗混合液中的酸度溶解碳酸铈,减少了硝酸的使用量;(3)将步骤(2)所得三价铈溶液进行过滤得到精制滤液;(4)将步骤(3)得到的精制滤液加热,进行蒸发浓缩,得浓缩液即为预结晶的溶液,浓缩浓度终点浓度指标为:700-720g/L、控制浓缩液的pH值在0.5-1.5;(5)将步骤(4)所得浓缩液进行自然冷却结晶,并离心脱水,得到硝酸铈晶体,再重结晶得高纯的硝酸铈晶体;通过静置自然冷却结晶,并将结晶率控制在80%以下,冷却速度慢,结晶颗粒大,有利于甩掉杂质;(6)向步骤(5)中得到的高纯的硝酸铈晶体中加入纯水溶解,并稀释至硝酸铈溶液的浓度为80-100g/l;(7)向步骤(6)所得的硝酸铈溶液加入双氧水,再加入氨水沉淀,沉淀过程中控制体系温度小于40℃,沉淀后板框过滤得四价的氢氧化铈沉淀物,之后向沉淀物中加入硝酸形成四价的硝酸铈溶液,控制余酸度在2.5-3.5mol;(8)将四价的硝酸铈溶液过滤得到滤液,向滤液中加入精制的硝酸铵溶液,并蒸发浓缩结晶得硝酸铈铵晶体,再将硝酸铈铵晶体离心洗涤、脱水,并包装后得到电子级硝酸铈铵产品。优选的,向步骤(1)中,按重量份数计,1份原料碳酸铈中加入0.8-1.0份纯水中形成浆料,向浆料中加入硝酸0.8-0.85份,形成溶液1,并调节pH至0.5-1.0得溶液2。先将粉状固体碳酸铈原料在纯水中成浆料后再用硝酸溶解,提高了碳酸铈的溶解效率;碳酸铈原料在储存的过程中表面会氧化成四价铈,在此酸性条件下,能将溶液中的四价铈还原为三价铈。更为优选的,所述硝酸的重量百分比浓度为60-68%。优选的,步骤(1)中过氧化氢占溶液2中的比值为H2O2/TREO:0.2%。优选的,步骤(3)中的过滤为四级过滤。四级过滤具体为:第一级过滤用600目滤网除去液体中的大颗粒悬浮物;第二级采用滤布过滤,过滤掉液体中的大于1.0μm的金属或非金属颗粒;第三级过滤是精度为0.1μm的不锈钢过滤器,水泵经不锈钢过滤器将液体从副介质箱吸入主介质箱,主介质箱全封闭不与外界直接接触,此级过滤可以过滤掉液体中大于0.1μm的颗粒物;第四级过滤是精度为0.01μm的不锈钢过微孔滤器,水泵经不锈钢微孔过滤器将液体从主介质箱送入增压器高压端,由此实现固液分离,使滤液中的NTU(浊度)<0.5,该步骤主要的目的是“留液去固”,使用600目滤网、滤布和微孔过滤器完成四级过滤,主要过滤掉溶液中的酸不溶物、机械杂质和铁离子,保证后续工序的原料质量。优选的,步骤(5)中重结晶的具体方法为,向步骤(5)的硝酸铈晶体中加入纯水溶解后再蒸发浓缩,控制蒸发终点的浓缩液浓度700-720g/L、pH值0.5-1.0,浓缩液放入结晶盘中自然冷却结晶,并离心脱水,得到高纯的硝酸铈晶体,重复步骤(5)重结晶1次,结晶母液返回到预结晶的溶液中,结晶母液循环1-3次。结晶完全后,过滤、离心脱水分离、洗涤,即可得到超低杂质高纯硝酸铈晶体,其杂质CaO、MgO、Fe2O3、Na2O、PbO、MnO2、Al2O3的含量均小于0.0001%;通过重结晶使硝酸铈晶体中杂质进一步降低,纯度进一步提高,pH值0.5-1.0,控制蒸发终点的浓缩液浓度700-720g/L下,通过1次重结晶,母液循环3次,提高了生产效率和原料使用率,并有效的除去了金属离子和部分非金属离子,可以得到杂质极低的高纯硝酸铈产品;用硝酸调节pH值。优选的,向步骤(5)中的浓缩液陈化1.0-1.5h后,且浓缩液的温度为40-45℃时加入硝酸铈晶种,加入的硝酸铈晶种的比值为浓缩液中TREO的2%,控制结晶终点的晶体粒径在10-30mm。在存在温差的条件下,硝酸铈晶种能迅速吸附浓缩液中的硝酸铈氨,且硝酸铈晶种的比表面积大,吸附吸附效果好,此外硝酸铈晶种颗粒大,便于甩去杂质离子。优选的,步骤(7)中过氧化氢占硝酸铈溶液的比值为H2O2/TREO:0.65%。优选的,步骤(7)中,四价的硝酸铈溶液中氢离子浓度为2.5-3.5mol/l。优选的,步骤(8)中,控制结晶终点母液中四价铈离子的浓度为5-10g/l,余酸度为3.0-3.5mol。若酸液中四价铈离子的浓度过高会因结晶不出来而浪费,若酸液中四价铈离子的浓度过低会将酸液中混有的三价铈结晶出来,导致产品不纯相。本申请的技术方案中:TREO为稀土氧化物总量;REO为稀土元素氧化物。较于现有技术,本专利技术的有益效果是:(1)本专利技术制备的硝酸铈铵晶体的产率高于98%,CeO2/TREO≥99.995%,Ca离子浓度小于200ppb,Fe离子浓度小于150ppb,Al离子浓度小于15ppb,Cr离子浓度小于小于100ppb,Cd离子浓度小于小于100ppb,Cu离子浓度小于100ppb,Pb离子浓度小于100ppb,Mg离子浓度小于100ppb,Mn离子浓度小于100ppb,Ni离子浓度小于100ppb,K离子浓度小于100ppb,Na离子浓度小于100ppb,Zn离子浓度小于100ppb;(2)在碳酸铈酸溶过程中,将控制pH值在0.5-0.1后加入少量的双氧水(H2O2/TREO:0.2%),加热后用碳酸铈调整pH值至2~2.5,再用碳酸氢铵溶液调整pH值至4-4.5,Fe2+被氧化为Fe3+,水解生本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.电子级硝酸铈铵的生产工艺,其特征在于,包括以下步骤:(1)向原料碳酸铈中加纯水,再加硝酸溶解形成溶液1,调节溶液1至酸性得溶液2,将溶液2升温至60‑70℃并加入双氧水,保温反应20‑25分钟;(2)再加入碳酸铈反调整pH值至2‑2.5,再用碳酸氢铵水溶液调整至pH值为4‑4.5,升温至90‑95℃保温反应30‑35分钟得到三价铈溶液;(3)将步骤(2)所得三价铈溶液进行四级微孔过滤得到精制滤液;(4)将步骤(3)得到的精制滤液加热,进行蒸发浓缩,得浓缩液即为预结晶的溶液,浓缩终点控制浓度指标为:700‑720g/L、浓缩液的pH值为0.5‑1.5;(5)将步骤(4)所得浓缩液进行自然冷却结晶,并离心脱水,得到硝酸铈晶体,再重结晶得高纯的硝酸铈晶体;(6)向步骤(5)中得到的高纯的硝酸铈晶体中加入纯水溶解,并稀释至硝酸铈溶液的浓度为80‑100g/l;(7)向步骤(6)所得的硝酸铈溶液加入双氧水,再加入氨水沉淀,沉淀过程中控制体系温度小于40℃,沉淀后板框过滤得四价的氢氧化铈,之后向四价氢氧化铈中加入硝酸形成四价的硝酸铈溶液,控制余酸度在2.5‑3.5mol;(8)将四价的硝酸铈溶液过滤得到滤液,向滤液中加入精制的硝酸铵溶液,并蒸发浓缩结晶得硝酸铈铵晶体,再将硝酸铈铵晶体离心洗涤、脱水,并包装后得到电子级硝酸铈铵产品。...

【技术特征摘要】
1.电子级硝酸铈铵的生产工艺,其特征在于,包括以下步骤:(1)向原料碳酸铈中加纯水,再加硝酸溶解形成溶液1,调节溶液1至酸性得溶液2,将溶液2升温至60-70℃并加入双氧水,保温反应20-25分钟;(2)再加入碳酸铈反调整pH值至2-2.5,再用碳酸氢铵水溶液调整至pH值为4-4.5,升温至90-95℃保温反应30-35分钟得到三价铈溶液;(3)将步骤(2)所得三价铈溶液进行四级微孔过滤得到精制滤液;(4)将步骤(3)得到的精制滤液加热,进行蒸发浓缩,得浓缩液即为预结晶的溶液,浓缩终点控制浓度指标为:700-720g/L、浓缩液的pH值为0.5-1.5;(5)将步骤(4)所得浓缩液进行自然冷却结晶,并离心脱水,得到硝酸铈晶体,再重结晶得高纯的硝酸铈晶体;(6)向步骤(5)中得到的高纯的硝酸铈晶体中加入纯水溶解,并稀释至硝酸铈溶液的浓度为80-100g/l;(7)向步骤(6)所得的硝酸铈溶液加入双氧水,再加入氨水沉淀,沉淀过程中控制体系温度小于40℃,沉淀后板框过滤得四价的氢氧化铈,之后向四价氢氧化铈中加入硝酸形成四价的硝酸铈溶液,控制余酸度在2.5-3.5mol;(8)将四价的硝酸铈溶液过滤得到滤液,向滤液中加入精制的硝酸铵溶液,并蒸发浓缩结晶得硝酸铈铵晶体,再将硝酸铈铵晶体离心洗涤、脱水,并包装后得到电子级硝酸铈铵产品。2.根据权利要求1所述的电子级硝酸铈铵的生产工艺,其特征在于:向步骤(1)中,按重量份数计,1份原料碳酸铈中加入0.8-1.0份纯水中形成浆料,向浆料中加入硝酸0.8-0.85份,形成溶液1,并调节pH至0.5-1.0...

【专利技术属性】
技术研发人员:杨青
申请(专利权)人:四川沃耐稀新材料科技有限公司
类型:发明
国别省市:四川,51

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1