一种低氯根高纯氧化镥的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种低氯根高纯氧化镥的制备方法，包括以下步骤：在P507

【技术实现步骤摘要】
一种低氯根高纯氧化镥的制备方法


[0001]本专利技术属于稀土材料
，尤其涉及一种低氯根高纯氧化镥的制备方法。

技术介绍

[0002]离子型稀土矿富含功能材料所需的铕、铽、镝、铒、镥、钇等中重稀土元素，是我国特有的战略资源，在关键核心材料领域有着不可替代的作用，对我国的高新技术和国防军工具有重要意义。如硅酸镥/硅酸钇镥(LSO/LYSO)是一种综合性能优异的新型闪烁晶体，因高密度、高光输出和快衰减而在高能物理、核物理、核医学等领域具有广阔的应用前景，LYSO需求量随着正电子发射断层成像(PET)等新型仪器设备的广泛应用而逐渐增加。LYSO闪烁晶体占PET成本的30％～50％，氧化镥占LYSO晶体质量的70％左右，氧化镥已成为PET产业发展的关键基础原料。高纯氧化镥主要应用于PET用人工晶体合成，在高能探测、CT等众多领域有着广泛的应用。
[0003]目前国内重稀土分离企业均已生产出高纯氧化镥(4N～5N)产品，满足了面向PET的闪烁晶体等应用领域的技术要求，但仍存在产品质量标准不清楚，忽略杂质元素对功能材料性能影响，制约了其在下游产业的应用和发展。大量研究表明，杂质元素是影响人工晶体性能的关键因素，如对氧化镥中的氯含量要求小于20ppm以下。长期工业实践表明，P507流程存在重稀土元素反萃酸浓度高，特别是铥镱镥反萃不完全，导致难以获得高纯重稀土产品；在盐酸或硫酸介质中，重稀土离子的萃取速率较慢，达到萃取平衡时间较长，影响生产效率；含镥的重稀土混合物以富集物的形式堆存，严重制约其应用。因此，长期以来高纯氧化镥的供应比较短缺，一方面由于镥资源少，配分含量低(0.3％～0.5％)，更为重要的是氧化镥分离纯化比较困难。
[0004]目前行业主要采用“P507
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煤油
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HCl”体系采用萃取法制备高纯氧化镥，镥以氯化物形式存在，氯化镥中含有高浓度的氯离子，在与沉淀剂反应过程中以离子吸附或包裹、夹带方式进入沉淀物中，很难做到彻底分离氯离子，经进一步灼烧后，残留在产品中，造成镥中氯含量超标及波动。为了解决这一问题，目前行业内主要采用硝酸重溶的方式进行制备，即采用萃取法制得高纯氧化镥产品后，重新使用硝酸进行溶解，在低氯根或无氯根的反应体系中沉淀，经过灼烧后得到超低氯根高纯氧化炉产品。虽然该工艺产品质量稳定可靠，但是硝酸重溶的方式也存在不少弊端，一方面，氧化镥稳定性好，很难溶解；另一方面，重溶工艺流程长、增加了工艺复杂程度，反应困难，不仅收率低，同时还需要消耗双倍的酸碱，成本较高。
[0005]专利号CN110372027B，公开了一种制备低氯根氧化镥的方法，包括以下步骤：(1)料液配制：将浓度为0.1～0.8mol/L的LuCl3溶液与浓硝酸溶液混合搅拌至形成浓度稳定的料液，料液中的硝酸根浓度为0.3～2.0mol/L；(2)沉淀剂配制：采用浓度为120～150g/L的草酸溶液，加热至草酸溶液中固体草酸完全溶解，从而制成沉淀剂；(3)沉淀除氯根：采用并流沉淀方式，将底水、上述料液及上述沉淀剂于温度在35～60℃混合反应沉淀，使反应投入的氯化镥和草酸的化学计量比为n(氯化镥):n(草酸)＝1:(1.65～1.95)；(4)洗涤除氯根：
将沉淀物草酸镥进行洗涤；(5)灼烧：将洗涤后的沉淀物草酸镥灼烧得到低氯根氧化镥产品，防止在草酸镥沉淀过程中出现氯离子包裹及粉体团聚导致杂质偏高。该方法提出的氯化镥+硝酸的方法，在反应体系中的氯含量仍然保持原始浓度含量，虽然实施例中可以获得较好的结果，但由于沉淀体系中氯离子含量高，仍然可能因晶粒包晶长大过程夹杂以及因为洗涤不充分，造成产品中氯离子含量的波动乃至无法达标，无法满足人工晶体所需的超低氯根高纯氧化镥的要求。
[0006]因此，要加强氧化镥产品和闪烁晶体及下游高端诊疗装备PET的有效衔接，发挥我国在镥资源、镥分离和数字PET技术优势，发展面向数字PET的新型闪烁晶体材料，促进国产高端数字PET制造业发展。研发出一种优于“P507
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煤油
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HCl”等现有技术的氧化镥稀土矿高效萃取分离、纯化新体系尤为重要。

技术实现思路

[0007]本专利技术为解决上述技术问题，提供了一种低氯根高纯氧化镥的制备方法。
[0008]为了能够达到上述所述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]一种低氯根高纯氧化镥的制备方法，包括以下步骤：在P507
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煤油
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HCl或环烷酸
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煤油
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HCl萃取体系中，满载镥元素稀土萃取剂进入连续萃取槽中，以硝酸为反萃剂，在萃余液体中获得硝酸镥，然后加入草酸沉淀剂进行沉淀反应，获得草酸镥沉淀，将其高温灼烧后得到所述低氯根氧化镥；具体包括以下步骤：
[0010](1)在P507
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煤油
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HCl或环烷酸
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煤油
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HCl萃取体系中，满载有机相与硝酸反萃剂进行交换，有机相中部分镥离子进入水相中，分别获得硝酸镥和半负载有机相A；
[0011](2)步骤(1)的半负载有机相A进入一级水洗萃取段，使用纯水进行洗涤，使少量夹带的硝酸镥、硝酸全部进入水相中，得到低浓度硝酸镥和不含硝酸根的半负载有机相B；
[0012](3)步骤(2)的半负载有机相B进入盐酸反萃段，在盐酸作用下，镥离子全部进入水相中，得到氯化镥；有机相经进一步水洗完成再生循环；
[0013](4)步骤(1)的硝酸镥和步骤(2)的低浓度硝酸镥与草酸反应，生成草酸镥，经进一步高温灼烧获得所述低氯根高纯氧化镥。
[0014]进一步地，在步骤(1)中，所述硝酸反萃剂的质量浓度为3～6mol/L。
[0015]进一步地，在步骤(1)中，所述硝酸镥的质量浓度为1～2mol/L。
[0016]进一步地，在步骤(3)中，所述盐酸的质量浓度为3～6mol/L。
[0017]进一步地，在步骤(3)中，所述氯化镥的质量浓度为1～2mol/L。
[0018]进一步地，步骤(3)的氯化镥与草酸反应，生成草酸镥，经进一步灼烧得到高氯根氧化镥。
[0019]进一步地，在步骤(4)中，所述低氯根高纯氧化镥的氯含量＜10ppm。
[0020]进一步地，所述的满载镥元素有机相经过以下步骤制得：
①
P507或环烷酸萃取剂与氢氧化钠溶液进行皂化反应，得到负载钠元素有机相；
②
氯化镥溶液与负载钠元素有机相发生交换反应，镥进入萃取剂中至饱和状态，得到满载镥元素有机相。
[0021]进一步地，所述半负载有机相指的是满载镥元素有机相与酸发生反萃反后仍负载有镥元素的状态。
[0022]本申请反应原理：
[0023]本专利技术是在P507
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煤油
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HCl或环烷酸
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HCl萃取体系中，以HNO3替代或部分替代HC本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低氯根高纯氧化镥的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：在P507
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煤油
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HCl或环烷酸
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HCl萃取体系中，满载镥元素有机相进入连续萃取槽中，以硝酸为反萃剂，在萃余液体中获得硝酸镥，然后加入草酸沉淀剂进行沉淀反应，获得草酸镥沉淀，将其高温灼烧后得到所述低氯根氧化镥。2.根据权利要求1所述的一种低氯根高纯氧化镥的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：(1)在P507
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HCl或环烷酸
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煤油
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HCl萃取体系中，满载有机相与硝酸反萃剂进行交换，有机相中部分镥离子进入水相中，分别获得硝酸镥和半负载有机相A；(2)步骤(1)的半负载有机相A进入一级水洗萃取段，使用纯水进行洗涤，使少量夹带的硝酸镥、硝酸全部进入水相中，得到低浓度硝酸镥和不含硝酸根的半负载有机相B；(3)步骤(2)的半负载有机相B进入盐酸反萃段，在盐酸作用下，镥离子全部进入水相中，得到氯化镥；(4)步骤(1)的硝酸镥和步骤(2)的低浓度硝酸镥与草酸反应，生成草酸镥，经进一步高温灼烧获得所述低氯根高纯氧化镥。3...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄伟超，利天军，文隆，虞萍，
申请(专利权)人：中稀广西金源稀土新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：