一种高堆密度细颗粒低氯根稀土碳酸盐及氧化物的生产方法，是将镧石型或水菱钇型碳酸稀土置于pH值7以上和温度80℃以上的碱性热水溶液中反应30分钟以上，其液固比在1:1~50:1之间，碱与稀土的物质的量之比在0.5:1-1.1:1之间；pH值和温度的提高有利于相转变反应的进行，缩短反应时间。碱转化达到所需要求后经过滤即可得到高堆密度、细颗粒和低氯根要求的碱式碳酸稀土或以其为主晶相的沉淀产物，将所得沉淀产物煅烧，即可得到相应的氧化稀土。该方法易于实现过程控制并得到所需的产品，适合于各种单一稀土和混合稀土的生产，且无污染物排放。与原有的碳酸盐生产方法相结合，可以使整个碳酸稀土及其氧化物的生产技术更加完善、产品质量得到显著提高。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种，是将镧石型或水菱钇型碳酸稀土置于pH值7以上和温度80℃以上的碱性热水溶液中反应30分钟以上，其液固比在1:1~50:1之间，碱与稀土的物质的量之比在0.5:1-1.1:1之间；pH值和温度的提高有利于相转变反应的进行，缩短反应时间。碱转化达到所需要求后经过滤即可得到高堆密度、细颗粒和低氯根要求的碱式碳酸稀土或以其为主晶相的沉淀产物，将所得沉淀产物煅烧，即可得到相应的氧化稀土。该方法易于实现过程控制并得到所需的产品，适合于各种单一稀土和混合稀土的生产，且无污染物排放。与原有的碳酸盐生产方法相结合，可以使整个碳酸稀土及其氧化物的生产技术更加完善、产品质量得到显著提高。【专利说明】
本专利技术涉及一种生产高堆密度细颗粒低氯根稀土碳酸盐及其氧化物的方法。属于稀土湿法冶金和稀土材料领域。
技术介绍
碳酸稀土作为一种稀土冶金过程的中间原料和稀土材料前驱体，已经在稀土工业得到很好的应用。根据碳酸稀土种类和要求的不同，已经发展了多套碳酸稀土沉淀结晶方法，在工业上得到广泛的应用，包括稀土矿山混合碳酸稀土的生产和分离厂单一碳酸稀土的生产。其中应用最广的是南昌大学的专利技术“碳酸稀土结晶沉淀方法”(CN1141882A)。该方法可以实现碳酸稀土的快速结晶，并保证了产品的纯度，而且其生产方式可以是间歇式的，也可以是连续式的，或介于两者之间的半连续式。根据这一专利技术，通过选择不同的结晶区域(加料比和温度范围不同)，可以生产出具有不同特征的稀土产品。例如:镧石型碳酸稀土、水菱钇型碳酸稀土、低氯根碳酸稀土、高堆密度碱式碳酸稀土。这些产品由于选择的结晶区域不同，产品的结晶形态、相态结构、颗粒大小、堆密度、稀土总量和氯根含量有较大差别。但目前还很难得到同时满足堆密度高、分散性好、稀土总量高、氯根含量低、颗粒细等要求的碳酸稀土产品。稀土碳 酸盐作为制备稀土荧光粉、稀土抛光粉、稀土永磁材料、贮氢材料和结构材料等的前驱体，其各项质量指标是影响其性能的主要因素，其中最为主要的指标除一般的化学组成指标外，还有产品的堆密度、氯根含量和颗粒特征。为了达到这些指标的要求，通常需要采用草酸沉淀法来生产。该方法对杂质离子的分离选择性好，产物纯度高，堆密度大，在保证产品质量方面具有明显的优势。但草酸的价格高、有毒。其应用的环境效益和经济效益均不理想。为此，人们开展了大量的关于碳酸稀土的结晶与沉淀技术研究，也取得了很好的效果，并在工业生产上得到了应用。但是碳酸稀土的沉淀和结晶是一个复杂而难以精确控制的过程，不管是改变稀土与沉淀剂的加料比或者是改变加料方式，由于碳酸稀土的溶度积小，易形成无定形沉淀，且沉淀的孔隙多，堆密度小，氯根含量高，难以满足日益增长的稀土新材料的生产与发展需求。为此，需要发展新的能够同时满足高堆密度细颗粒低氯根含量的稀土碳酸盐及其氧化物的生产技术。碳酸稀土的沉淀和结晶是一个复杂而难以精确控制的过程，因为沉淀和结晶不仅仅受热力学因素的影响，而且更为主要的是受动力学因素的影响。与此同时，碳酸稀土的溶度积小，容易形成无定型沉淀。一系列的研究结果表明:碳酸稀土的结晶性能和结晶产物均受结晶过程的影响。在不同的加料比和温度条件下可以得到不同的产物，且结晶速度、颗粒形貌和大小有很大差别。例如在常温条件下的低配比区域(沉淀剂不足，稀土离子过量)容易得到镧石型结构的含八个结晶水的正碳酸盐，结晶速度较快。产物形貌为片状和条板状结晶连生在一块的大颗粒聚集体，颗粒内部孔隙多，堆密度小，稀土总量在40-50%之间，氯根含量在数百个mg/kg ;而在高配比区域(沉淀剂过量)，结晶速度慢，容易得到片状结晶，堆密度低，氯根含量可以控制在50 mg/kg以下。在中温条件下(40-80°C)的低配比区域，可以得到水菱钇型结构的含2-3个结晶水的正碳酸盐，结晶速度快，产物形貌为线状结晶连生的聚集体，堆密度小，稀土总量在60-68%之间，氯根含量可以方便地控制在100 mg/kg以下。在高温条件下(80°C以上)，可以得到碱式碳酸盐，结晶速度快，产物为球形颗粒的聚集体，堆密度高，氯根含量有时高于1%，一般在1000-6000mg/kg之间。因此，采用上述方法均难以得到同时满足高堆密度、低氯根、细颗粒要求的稀土产品。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足提供一种。本专利技术的技术路线是:基于碳酸稀土之间的相转变特征研究来确定新的碳酸稀土制备方法。其主要策略是预先得到大颗粒团聚体中间体稀土正碳酸盐，经固液分离并充分去除杂质离子后通过相态转变来获得细颗粒高纯度产品，相转变过程中发生碳酸盐的水解反应和结晶的溶解重结晶，使得大颗粒高氯根低堆密度的正碳酸盐在该过程中通过上述作用得到低氯根细粒 度高堆密度的碱式碳酸盐，然后煅烧即得氧化物。这一途径的显著特点是克服了以往细(微米、亚微米甚至纳米级尺度)颗粒产品生产上液固分离困难的缺点。本专利技术所述的一种工艺步骤如下: 将镧石型或水菱钇型碳酸稀土置于PH值7以上和温度80°C以上的碱性热水溶液中反应30分钟以上，最佳pH值范围在10~13之间，最佳温度范围在90~100°C之间，其固液比为1-50:1，碱与稀土的物质的量之比为0.5-1:1 ;所用的碳酸稀土可以是单一稀土元素或它们的混合碳酸盐；所述调节溶液碱性的碱可以是钠、钾、铵的氢氧化物；相转变反应是在反应釜、反应锅或反应槽中以间歇式或连续式或介于两者之间的半连续式方式进行，或在管式反应器中以连续式方式进行；相转化反应所需的碳酸稀土和碱根据上述不同的反应方式采用一次或多次或连续的方式加入； 将步骤得到的反应物无需冷却过滤得到高堆密度、细颗粒和低氯根要求的碱式碳酸稀土或以其为主晶相的沉淀产物； 将所得沉淀产物煅烧，得到相应的氧化稀土； 滤液中补加碱后即可循环用作步骤中的碱水溶液，或直接用于配制沉淀剂在碳酸稀土生产中得到循环使用。本专利技术的有益效果: 本专利技术中所用的碳酸稀土可以是单一稀土元素或它们的混合碳酸盐，它们可以直接从市场上购买，也可以采用现行的碳酸稀土结晶沉淀方法自己生产；所用的碱可以是钠、钾、铵的氢氧化物；相转变反应可以在各种类型的反应釜、反应锅、反应槽中以间歇式或连续式或介于两者之间的半连续式方式进行，也可以在管式反应器中以连续式方式进行；相转化反应所需的碳酸稀土和碱可以根据上述不同的反应方式采用一次性或多次甚至连续的方式加入。滤液可以全部循环使用，因此，其过滤操作无须冷却，最好在热的条件下完成，并使热的溶液能够随即循环，节省能量。本专利技术还可根据产品质量要求确定来晶相转化程度，所得产品最好是纯碱式碳酸稀土，也可以是以碱式碳酸稀土为主晶相的包含有部分正碳酸稀土或氢氧化稀土的混合结晶产物。这有利于各生产厂家根据市场要求来调控产品的堆密度和氯根含量，调节产品粒度和粒度分布，确定相应的碱加量和反应时间。现行工业上采用的高温加料沉淀结晶反应时间长，操作环境差，氯根夹带和吸附量大，洗涤过程漫长，洗涤用水量大。而采用本专利技术，可以克服上述不足，缩短反应时间，减少洗涤水用量，节约能耗并减少废水排放。方法简单易行，具有非常广泛的应用前景。【专利附图】【附图说明】 图1、相转变反应与碳酸稀土结晶沉淀相结合构成的高堆密度低氯根细颗粒稀土碳酸盐生产过本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高堆密度细颗粒低氯根稀土碳酸盐及氧化物的生产方法，其特征在于：[1]将镧石型或水菱钇型碳酸稀土置于pH值7以上和温度80℃以上的碱性热水溶液中反应30分钟以上，其固液比为1?50:1，碱与稀土的物质的量之比为0.5?1:1；相转变反应是在反应釜、反应锅或反应槽中以间歇式或连续式或介于两者之间的半连续式方式进行，或在管式反应器中以连续式方式进行；相转化反应所需的碳酸稀土和碱根据上述不同的反应方式采用一次或多次或连续的方式加入；[2]将步骤[1]得到的反应物无需冷却过滤得到高堆密度、细颗粒和低氯根要求的碱式碳酸稀土或以其为主晶相的沉淀产物；[3]将所得沉淀产物煅烧，得到相应的氧化稀土；[4]?滤液中补加碱后即可循环用作步骤[1]中的碱水溶液，或直接用于配制沉淀剂在碳酸稀土生产中得到循环使用。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李永绣，丁龙，周新木，张尚虎，方中心，周雪珍，李静，刘艳珠，李东平，韩满旋，申淞夫，
申请(专利权)人：南昌大学，甘肃稀土新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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