本发明专利技术属于高纯三氟化铈微粉的制备方法，以含铈（Ⅳ）、氟的稀土硫酸溶液为料液，料液酸度为０．１～６．０ｍｏｌ／Ｌ，萃取剂为Ｃｙａｎｅｘ９２３，稀释溶剂为正己烷、正庚烷、辛烷、壬烷、癸烷或磺化煤油，萃取剂与稀释剂体积比为１∶１０～４∶６，两者组成萃取组合物，萃取组合物与料液的流比为１∶５～５∶１，与反萃液的流比为１∶５～５∶１，反萃液为过氧化氢、水合肼、盐酸羟胺或过氧化氢、水合肼、盐酸羟胺与硫酸或盐酸的混合溶液，萃取组合物经洗涤、反萃可获得三氟化铈微粉，纯度（以ＣｅＯ↓［２］／ＲＥＯ表示）介于９９．９～９９．９９９％，其粒径分布于１～４０００ｎｍ。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及制备CeF3的方法，更具体而言，本专利技术涉及从含铈(IV)、氟的稀土硫酸溶液制备高纯CeF3微粉的方法。
技术介绍
CeF3是金属热还原法制备单一稀土金属铈的重要原料，同时由于其Faraday效应，CeF3晶体可以制成激光通讯调制器和单通光阀等。纳米级CeF3是良好的固体润滑剂，也可作为润滑脂和润滑油添加剂。工业常用的CeF3合成方法包括HF(NH4HF2)沉淀-真空脱水法、HF(NH4HF2)氟化法、NH4HCO3转型制备法，目前生产中多采用HF沉淀-真空脱水法，即在CeCl3溶液中直接通入HF沉淀出CeF3，再经洗涤、干燥、真空脱水处理制得产品。这种方法的主要缺点是沉淀物粒径难以控制，难以制得纳米级的CeF3；产品粒度分布不均；环境污染严重。实验室中采用微波固相氧化还原合成法、表面修饰制备有机无机复合CeF3纳米微粒、多元醇法、微乳液制备等方法可以获得纳米级CeF3纳米粉体。目前尚无从氟碳铈矿中直接制备CeF3纳米粉体的报道。微乳液作为微反应器可用于制备纳米粉体，其特点是可控制粒子体积和产物具有良好的单分散性，具有良好的工业应用前景。其一般步骤包括在水-油-表面活性剂体系中分别制备增溶有反应物的微乳液，混合搅拌，离心过滤，洗涤烘干。这一过程存在两个缺点表面活性剂溶解于有机相，导致有机相组分变化，有机相不能循环使用，过量的表面活性剂难以回收；反应物必须是纯净物，生产成本高。中国专利98122348.6公开了一种采用三烃基膦氧化合物和伯胺类萃取剂同时从氟碳铈矿浸出液中萃取分离Ce(IV)和Th的新分离工艺，该工艺采用三烃基膦氧化合物TRPO(R为4～15个碳原子的烷烃或芳烃)和工业化的萃取剂伯胺RNH2(R是11～17的直链烷烃)，以氟碳铈矿氧化焙烧-硫酸浸出或以碳酸钠烧结-硫酸浸取获得的稀土硫酸溶液为原料，用溶剂萃取方法分离铈、钍，工艺流程简单，收率高，不产生放射性废渣和废水，是一个洁净、安全的工艺流程。但是该流程分别以CeO2和NaF的形式回收料液中的铈和氟，需要进行两次反萃，酸碱单耗相对较大，处理过程复杂。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供。Cyanex923是Cytec Canada Inc.公司开发出的三烷基氧膦萃取剂，它是一种直链的三烷基氧化膦的混合物，具有不易水解、在水中溶解度小、萃取容量高、可以任意比例溶于常见溶剂的优点。用Cyanex923对氟碳铈矿硫酸浸取液进行萃取时，料液中的铈和氟能够以Ce(HF)(HSO4)2SO4·2(Cyanex923)的形式同时被萃入有机相。利用有机相中形成的反胶团作为微反应器，通过控制反萃条件，可以利用反胶团作为模板，得到单分散的高纯CeF3纳米粉体，纯度(以CeO2/REO表示)介于99.9～99.999％，所获纳米粉体的直径在1～4000nm，可以通过表面修饰得到所需的粒径分布。本专利技术采用Cytec Canada Inc.公司生产的Cyanex923作萃取剂。制备方法根据料液不同有以下三种 1)用硫酸浸取经氧化焙烧的氟碳铈矿得到的料液，其中CeO2/REO≥5％，Ce(IV)为10～125g/L，F≥0.5g/La、将料液的酸度调节为0.1～6.0mol/L；b、加入高锰酸钾，使料液中高锰酸钾浓度为0.1～5.0g/L；c、用萃取组合物从所述料液中萃取Ce(IV)和F，萃取级数为1～50级，萃取组合物有机相与料液流比为1∶5～5∶1，所述萃取组合物为萃取剂和非极性烃溶剂，非极性烃溶剂为己烷、庚烷、辛烷、壬烷、癸烷、十一烷、十二烷、煤油、溶剂油或液体石蜡；d、用反萃液从有机相中反萃取，得到Ce(III)溶液和CeF3微粉；e、向步骤d获得的反萃混合物中加入包覆剂，对CeF3微粉进行表面包覆，防止其后续团聚，包覆剂为四甲基氟化铵、四丁基氟化铵、聚磷酸四甲基铵或聚磷酸四丁基铵。2)用硫酸浸取经碳酸钠焙烧的氟碳铈矿与独居石的混合矿石得到的料液，其中CeO2/REO≥5％，Ce(IV)为10～125g/L，F≥0.5g/La、将料液的酸度调节为0.1～6.0mol/L；b、加入氟化铵，使料液中氟浓度为0.5～25g/L；c、加入高锰酸钾，使料液中高锰酸钾浓度为0.1～5.0g/L；d、加入硼酸，使料液中硼酸浓度为0.1～10.0g/L；e、用萃取组合物从所述料液中萃取Ce(IV)和F，萃取级数为1～50级，萃取组合物有机相与料液流比为1∶5～5∶1，所述萃取组合物为萃取剂和非极性烃溶剂，非极性烃溶剂为己烷、庚烷、辛烷、壬烷、癸烷、十一烷、十二烷、煤油、溶剂油或液体石蜡；f、用反萃液从有机相中反萃取，反萃取级数为1～10级，有机相与反萃液流比为1∶5～5∶1，得到Ce(III)溶液和CeF3微粉；g、向步骤f获得的反萃混合物中加入包覆剂，对CeF3微粉进行表面包覆，防止其后续团聚，包覆剂为四甲基氟化铵、四丁基氟化铵、聚磷酸四甲基铵或聚磷酸四丁基铵。3)用硫酸溶解含铈的稀土混合氧化物得到的料液，其中CeO2/REO≥5％，Ce(IV)为10～125g/La、将料液的酸度调节为0.1～6.0mol/L；b、加入氟化铵，使料液中氟浓度为0.5～25g/L；c、加入高锰酸钾，使料液中高锰酸钾浓度为0.1～5.0g/L；d、加入硼酸，使料液中硼酸浓度为0.1～10.0g/L；e、用萃取组合物从所述料液中萃取Ce(IV)和F，萃取级数为1～50级，萃取组合物有机相与料液流比为1∶5～5∶1，所述萃取组合物为萃取剂和非极性烃溶剂，非极性烃溶剂为己烷、庚烷、辛烷、壬烷、癸烷、十一烷、十二烷、煤油、溶剂油或液体石蜡；f、用洗涤液洗涤有机萃取相；g、用反萃液从有机相中反萃取，得到Ce(III)溶液和CeF3微粉；h、向步骤g获得的反萃混合物中加入包覆剂，对CeF3微粉进行表面包覆，防止其后续团聚，包覆剂为四甲基氟化铵、四丁基氟化铵、聚磷酸四甲基铵或聚磷酸四丁基铵。虽然不希望受到理论的约束，但是下述反应过程的描述将有助于对本专利技术的理解在硫酸介质中，Ce和F以及HF可以与本专利技术所使用的萃取剂形成溶于有机溶剂的中性化合物，反应式可表示如下 式中B表示萃取剂分子。此时，钍、铁、三价稀土等元素不与萃取剂分子发生反应，留在水相。通过分离互不相溶的水相与有机相，可以实现铈、氟与大量杂质元素的分离。硼酸的加入可以促进料液中氟的萃取 萃入有机相中的Ce以Ce(HF)(HSO4)2SO4·2(Cyanex923)的形式存在，当用H2O2将有机相中的Ce(IV)还原为Ce(III)时，Ce和F同时从负载有机相中反萃下来，并以CeF3的形式在水相沉淀。该反应可表示如下 据信，在Cyanex923及Cyanex923与溶剂组成的萃取组合物中，均有反胶团存在，其平均直径为1～3nm。在进行还原反萃时，这些反胶团可以作为模板，约束原生粒子的生长，从而获得单分散的纳米级CeF3粒子，其粒径与反胶团的平均直径相当，在1～3nm。由于纳米级CeF3粒子具有很高的表面活性，易于发生团聚，因此，在对CeF3粒子的平均粒径及粒度分布有要求的情况下，可以用含有有机四元铵离子的盐，如聚磷酸四甲基铵对CeF3纳米粒子进行表面包覆。为了降低成本，也可以不采取包覆步骤。此时，CeF3纳米粒子将发生团聚本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种制备高纯三氟化铈微粉的方法，采用Ｃｙｔｅｃ Ｃａｎａｄａ Ｉｎｃ．公司的Ｃｙａｎｅｘ９２３作萃取剂，用硫酸浸取经氧化焙烧的氟碳铈矿得到的料液，其中ＣｅＯ↓［２］／ＲＥＯ≥５％，Ｃｅ（Ⅳ）为１０～１２５ｇ／Ｌ，Ｆ≥０．５ｇ／Ｌ 制备步骤： ａ、将料液的酸度调节为０．１～６．０ｍｏｌ／Ｌ； ｂ、加入高锰酸钾，使料液中高锰酸钾浓度为０．１～５．０ｇ／Ｌ； ｃ、用萃取组合物从所述料液中萃取Ｃｅ（Ⅳ）和Ｆ，萃取级数为１～５０级，萃取组合物有机相与料液流比为１∶５～５∶１，所述萃取组合物为萃取剂和非极性烃溶剂，非极性烃溶剂为己烷、庚烷、辛烷、壬烷、癸烷、十一烷、十二烷、煤油、溶剂油或液体石蜡； ｄ、用反萃液从有机相中反萃取，得到Ｃｅ（Ⅲ）溶液和ＣｅＦ↓［３］微粉； ｅ、向步骤ｄ获得的反萃混合物中加入包覆剂，对ＣｅＦ↓［３］微粉进行表面包覆，防止其后续团聚，包覆剂为四甲基氟化铵、四丁基氟化铵、聚磷酸四甲基铵或聚磷酸四丁基铵。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李德谦，李红飞，国富强，张志峰，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：82[中国|长春]
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。