从氟碳铈矿提取氧化铈的方法技术

本发明专利技术为一种从氟碳铈矿提取氧化铈的方法，包括焙烧，浸出，一次沉淀，二次沉淀，碱转化，酸溶解，草酸沉淀，灼烧步骤。在焙烧氟碳铈矿后，先将焙烧产物用稀盐酸优浸，再将优浸后的富铈矿用碱中和煮沸，经洗涤后，在料液中加入高锰酸钾使料液呈红色，再加入浓硫酸将富铈矿中的稀土溶解，使稀土浸出于溶液中。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
从氟碳铈矿提取氧化铈的方法本专利技术与从氟碳铈矿或以氟碳铈矿为主的混合矿中提取氧化铈的工艺有关，尤其与利用焙烧分解——稀硫酸浸出——复盐沉淀法从氟碳铈矿中提取氧化铈的工艺有关。已有的化学方法分离氧化铈的工艺步骤如下：1、焙烧：在一定的温度下，使氟碳铈矿分解成稀土氧化物和氟氧化物，并放出二氧化碳气体，与此同时，其中的铈被空气中的氧氧化成四价。2、浸出：用稀硫酸将焙烧产物中的稀土溶解，四价铈可稳定地存在于溶液中。3、一次沉淀：在浸出液中加元明粉，可将其中的非铈稀土沉淀，而将难于形成复盐沉淀的四价铈留在溶液中，从而达到了铈与非铈稀土分离的目的。4、二次沉淀：一次沉淀母液，加入硫酸亚铁，将四价铈还原成三价铈，三价铈与过剩的硫酸钠生成铈复盐沉淀。5、碱转化：铈或非铈稀土复盐，可用火碱转化为氢氧化铈或氢氧化稀土。6、在碱转化过程中，除生成稀土氢氧化物外，还生成大量的硫酸钠，另外，还有部分剩余碱。采用水洗将可溶性杂质洗除。7、优溶：水洗产物(氢氧化稀土)用盐酸溶解，生成氯化稀土，而氢氧化稀土中，夹带的少量四价铈氢氧化物和铁、钍氢氧化物则留在优溶饼中。8、酸溶：氢氧化铈用盐酸溶解，生成氯化铈。9、草酸沉淀：-->氯化铈溶液中，加入草酸，则其中的铈形成草酸铈沉淀。10、灼烧：草酸铈在高温下分解，生成氧化铈。已有工艺流程较长，固液转换次数多，氟碳铈矿的浸出率和氧化率低，碱转耗碱量较大，稀土收率低，生产成本较高。本专利技术的目的是提供一种生产成本低，铈一次收率高，总工艺收率高，设备投资少的从氟碳铈矿中提出氧化铈的方法。本专利技术是这样实现的：本专利技术包括焙烧，浸出，一次沉淀，二次沉淀，碱转化，酸溶解，草酸沉淀，灼烧步骤，其特征在于在氟碳铈矿焙烧步骤后，先将焙烧产物用稀盐酸优溶，予先先离出大量三价稀土和Ce(IV)，将优浸后的富铈矿以碱中和煮沸，转化优浸产生的氟化稀土，并将富铈矿中夹带的氯化烯土和盐酸中和沉淀，经洗涤后，在料液中加入高锰酸钾使料液呈红色，再加入浓硫酸将富铈矿中的稀土溶解，使四价铈浸出于溶液中。本专利技术一次沉淀步骤中，元明粉采用二次加入，即第一次在酸浸稀释液中加入，过滤后得铈母液，第二次在铈母液中补加入元明粉，避免铈母液还原成二次复盐产生氟化稀土。本专利技术的碱转化步骤中，二次复盐转化采用碳铵转化，加入方式采用反加，即将二次复盐向碳铵中加入。本专利技术其工艺步骤如下：(1)焙烧：将氟碳铈矿氧化焙烧，温度为500-550℃，(2)焙烧矿浸取：将焙烧矿加入酸度为1.0-1.5N的稀盐酸中，盐酸用量/焙烧矿中三价稀土氧化物量＝0.9-11，温度≤60℃，酸浸时间≥2小时，将酸浸液过滤得清液和富铈矿，(3)硫酸全溶富铈矿：在富铈矿中加入碱液煮沸，洗涤除去氯离子和少量氟，加入高锰酸钾使料液呈红色为止，缓慢加入浓硫酸，硫酸酸度≥6N，浓硫酸(≥98％)用量为焙烧矿重量的0.6倍，温度90℃以上，时间≥1小时，将焙烧矿溶解后，加水稀释至稀土浓度TCeO250-60g/L，升温至75-80℃，-->(4)一次复盐沉淀：在硫酸溶解稀释液中加入元明粉或碱转液分离三价稀土和Ce(IV)，元明粉加入量为稀释液中CeO2重量的1.3-1.5倍，使稀释液中Ce4+/TCeO2≥99％，碱转液加入量为稀释液中CeO2重量×(0.21-0.24）/碱转液[Na+](升)，保温搅拌后即行过滤，得一次复盐滤饼，以0.05mol/L的Na2SO4热溶液洗涤滤饼，洗液并入滤液中得铈母液，(5)二次复盐沉淀：将铈母液加热升温≥80℃，补加入元明粉量≥TCeO2×体积×(0.5-0.8)，加入绿矾或SO2气体或亚硫酸钠，使溶液中Ce4+＝0，保温搅拌，过滤，得二次复盐滤饼，去掉滤液，(6)碱转一次复盐滤饼：将一次复盐滤饼加入NaOH溶液转化，至游离碱度＜0.5N，水洗碱转滤饼，使pH为7-8，过滤得富镧碱转饼，(7)碱转二次复盐滤饼，照(6)的工艺条件碱转得氢氧化铈或者用碳铵转化，碳铵转化的工艺条件如下：将碳铵溶解为200～300g/L浓度，加入氨水或NaOH调pH8-9，升温至40-60℃，按碳铵∶复盐CeO2＝1.7-2.2∶1，缓慢加入二次复盐滤饼于碳铵液中，反应时间≥2小时，转化率≥98％，水洗转化滤饼，使SO42-(溶液)＜0.05g/l，水洗固体∶液＝1∶15～20，过滤，脱水得碳酸铈。(8)优溶，将前序步骤所得富镧碱饼加高锰酸钾至刚出现红色为止(或加双氧水至沉淀呈黄色)，缓慢加步骤2)所得的盐酸浸液(或补加盐酸)至PH稳定在3.0～3.5，搅拌0.5-1小时，加氨水调pH至4.0-4.5，加高锰酸钾(或H2O2+NH4OH)氧化除铈使溶液CeO2/TREO＜5％，加BaCl2使SO42-/TREO＜0.15％，煮沸，澄清，过滤，得富镧氯化稀土液和返碱饼。(9)酸溶：将返碱饼加入Na2OH使pH≥10，煮沸，水洗1-2次使pH至7-8，加高锰酸钾使料液呈红色，缓慢加入硫酸，硫酸用量∶滤饼REO∶H2SO4≥1∶1.1-1.2，温度≥90℃时间≥1小时，过滤，保留滤液，排放滤渣，滤液去步骤(4)。(10)灼烧：将步骤(7)产生的碳酸铈灼烧得氧化铈产品。(11)将步骤(7)所得的氢氧化铈或碳酸铈用盐酸溶解中和除杂后所得的-->滤液用碱或草酸或碳铵沉淀，过滤，去滤液，将氢氧化铈滤饼烘干得氧化铈，将草酸铈、碳酸铈灼烧得氧化铈产品。本专利技术有如下优点：1、本专利技术将氟碳铈矿焙烧后，先经稀盐酸优溶，予先分离大量三价稀土和Ce(IV)，优浸率REO可达45％，三价稀土优浸率可达85％，优浸液中CeO2/TREO可达≤5％，优浸后富铈矿以碱中和煮沸，既转化了优浸产生的氟化稀土，又将富铈矿中夹带的氯化稀土及盐酸中和沉淀，经洗涤可除去CI-和NaF，为稀硫酸全溶提高浸出率创造了条件，同时在加硫酸前加入少量高锰酸钾可使硫酸浸液铈氧化率提高，以便改善复盐分离效果。因此，该工艺对提高和改善焙烧不太理想的氟碳铈矿的浸出率和铈氧化率效果显著。2、由于大量的三价稀土在稀盐酸优浸时直接形成氯化稀土，从而使富铈矿的硫酸浸液中的CeO2/TREO可达85％，给复盐分离创造了良好的条件，使元明粉，硫酸以及复盐碱转化所需的NaOH消耗量显著下降，Ce(IV)在铈母液中的富集率显著提高，能达65-80％，一次复盐量显著降低。3、本专利技术元明粉加入采用二次加入，第一次加入元明粉使铈母液纯度≥99％，第二次补加避免铈母液还原成二次复盐产生氟化稀土，能改善铈的分离效果。4、本专利技术二次复盐转化采用碳铵转化，加入方式采用反加，既降低了生产成本，又可降低SO42-。5、本专利技术将一次复盐和硫酸浸渣合在一起沉淀，既改变了浸渣过滤性能，同时经碱转后能使浸渣中未浸出的稀土形成氢氧化物，有利于提高稀土收率。6、本专利技术对焙烧矿予先盐酸优浸处理，再加碱转化后水洗至pH7-8，碱用量：NaOH∶焙烧矿REO＝0.40-0.80∶1(重量比)，温度＞90℃，时间≥2小时，可除去大量铁、氟，加高锰酸钾后，若在硫酸全溶后过滤，可于滤液中用萃取剂直接萃取Ce(IV)，能减少和消除萃除取剂中毒乳化现象，无疑给氟碳铈矿萃取法提铈提供了一条新途径。总之：本专利技术较之传统化学法提铈工艺，具有生产成本低，铈一次收率高，总工本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从氟碳铈矿提取氧化铈的方法，包括焙烧，浸出，一次沉淀，二次沉淀，碱转化，酸溶解，草酸沉淀，灼烧步骤，其特征在于在氟碳铈矿焙烧步骤后，先将焙烧产物用稀盐酸优浸，予先分离出大量三价稀土和Ｃｅ（Ⅳ），将优浸后的富铈矿以碱中和煮沸，转化优浸产生的氟化稀土，并将富铈矿中夹带的氯化稀土和盐酸中和沉淀，经洗涤后，在料液中加入高锰酸钾使料液呈红色，再加入浓硫酸将富铈矿中的稀土溶解，使四价铈浸出于溶液中。

【技术特征摘要】
1、一种从氟碳铈矿提取氧化铈的方法，包括焙烧，浸出，一次沉淀，二次沉淀，碱转化，酸溶解，草酸沉淀，灼烧步骤，其特征在于在氟碳铈矿焙烧步骤后，先将焙烧产物用稀盐酸优浸，予先分离出大量三价稀土和Ce(IV)，将优浸后的富铈矿以碱中和煮沸，转化优浸产生的氟化稀土，并将富铈矿中夹带的氯化稀土和盐酸中和沉淀，经洗涤后，在料液中加入高锰酸钾使料液呈红色，再加入浓硫酸将富铈矿中的稀土溶解，使四价铈浸出于溶液中。2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于在一次沉淀步骤中，元明粉采用二次加入，即第一次在酸浸稀释液中加入，过滤后得铈母液，第二次在铈母液中补加入元明粉，避免铈母液还原成二次复盐产生氟化稀土。3、根据权利要求1或2所述的方法，在碱转化步骤中，二次复盐转化采用碳铵转化，加入方式采用反加，即将二次复盐向碳铵中加入。4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于其工艺步骤如下：(1)焙烧：将氟碳铈矿氧化焙烧，温度为500-550℃，(2)焙烧矿浸取：将焙烧矿加入酸度为1.0-1.5N的稀盐酸中，盐酸用量/焙烧矿中三价稀土氧化物量＝0.9-1∶1，温度≤60℃，酸浸时间≥2小时，将酸浸液过滤得清液和富铈矿，(3)硫酸全溶富铈矿：在富铈矿中加入碱液煮沸，洗涤除去氯离子和少量氟，加入高锰酸钾使料液呈红色为止，缓慢加入浓硫酸，硫酸酸度≥6N，浓硫酸(≥98％)用量为焙烧矿重量的0.6倍，温度90℃以上，时间≥1小时，将焙烧矿溶解后，加水稀释至稀土浓度TCeO250-60g/L，升温至75-80℃，(4)一次复盐沉淀：在硫酸溶解稀释液中加入元明粉或碱转液分离三价稀土和Ce(IV)，元明粉加入量为稀释液中CeO2重量的1.3-1.5倍，使稀释液中Ce4+/TCeO2≥99％，碱转液加入量＝稀释液中CeO2重量×(0.21-0.24)/碱转液[Na+](升)，保温搅拌后即行过滤，得一次复盐滤饼，以0.05mol/L的Na...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛新芳，
申请(专利权)人：葛新芳，
类型：发明
国别省市：51[中国|四川]