一種細(xì)粒度低氯根碳酸稀土的生產(chǎn)方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種細(xì)粒度低氯根碳酸稀土的生產(chǎn)方法及裝置，其主要特征是：在設(shè)計(jì)的特殊沉淀反應(yīng)裝置上，以并流的加料方式加入氯化稀土和碳酸鹽溶液，通過控制加料速度和出料速度，控制碳酸稀土的陳化時(shí)間，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)區(qū)和結(jié)晶區(qū)的空間分離，進(jìn)而達(dá)到了直接從鹽酸介質(zhì)中沉淀得到細(xì)粒度低氯根碳酸稀土產(chǎn)品和連續(xù)化生產(chǎn)的雙重目的。采用本發(fā)明可以用廉價(jià)的碳酸氫銨在鹽酸介質(zhì)中直接得到氯根含量低于50ppm的細(xì)粒度碳酸稀土產(chǎn)品，沉淀反應(yīng)裝置結(jié)構(gòu)簡單，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)。
【專利說明】一種細(xì)粒度低氯根碳酸稀土的生產(chǎn)方法及裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種細(xì)粒度低氯根碳酸稀土的生產(chǎn)方法及裝置，屬于稀土濕法冶金和稀土材料領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]碳酸稀土作為制備稀土熒光粉、稀土拋光粉、稀土永磁材料、儲氫材料和結(jié)構(gòu)材料等的前驅(qū)體，各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)是影響其物理化學(xué)性能的主要因素，隨著稀土高新技術(shù)應(yīng)用的進(jìn)一步開拓，許多稀土應(yīng)用企業(yè)除了對稀土產(chǎn)品的化學(xué)組成有基本的要求外，還提出了新的更高的要求。比如:近些年來稀土產(chǎn)品價(jià)格不穩(wěn)定迫使稀土應(yīng)用企業(yè)盡可能降低稀土用量以達(dá)到節(jié)約成本的目的，通過產(chǎn)品顆粒的進(jìn)一步減小可以降低稀土用量；在一些制備高精設(shè)備的領(lǐng)域中，對碳酸稀土的純度具有很高的要求，尤其是雜質(zhì)氯根的存在會對稀土應(yīng)用產(chǎn)品物理化學(xué)性能造成影響。
[0003]中國專利“超聲波輔助草酸鹽沉淀生產(chǎn)低氯根細(xì)粒度高純度稀土化合物”(CN102978399A)發(fā)明了一種采用草酸及其鹽直接沉淀稀土生產(chǎn)低氯根細(xì)顆粒稀土化合物的方法，但是草酸價(jià)格高毒性大會污染環(huán)境，同時(shí)草酸鹽溶解度大會影響稀土回收率；中國專利“高堆密度細(xì)顆粒低氯根稀土碳酸鹽及氧化物的生產(chǎn)方法” (CN 103708525A)是基于碳酸稀土之間的相轉(zhuǎn)變特征，用堿溶液處理碳酸稀土制備細(xì)粒度低氯根堿式碳酸稀土方法，氯根含量在160ppm以上。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種通過控制加料和出料速度，來實(shí)現(xiàn)直接從鹽酸介質(zhì)中沉淀稀土得到細(xì)粒度、低氯根碳酸稀土產(chǎn)品和連續(xù)化生產(chǎn)的細(xì)粒度低氯根碳酸稀土的生產(chǎn)方法及裝置。
[0005]本發(fā)明的生產(chǎn)方法包括以下步驟:
[1]以氯化稀土料液為原料，在沉淀反應(yīng)裝置中預(yù)先注入底水，底水的體積以攪拌槳能把溶液或懸浮液攪拌起為準(zhǔn)，然后加入晶種，晶種的加入量按質(zhì)量百分比計(jì)算為氯化稀土料液的19Γ10%，其中氯化稀土料液的量及晶種均以各自料液中的氧化物計(jì)算，并使沉淀反應(yīng)裝置中溶液溫度達(dá)到2(T80°C的沉淀反應(yīng)溫度；
[2]在設(shè)定的沉淀反應(yīng)溫度下，按照氯化稀土與碳酸氫銨的質(zhì)量比1:f 1:2，將濃度為20g/L ^100g/L的氯化稀土料液和濃度為60g/L?160g/L的碳酸氫銨溶液，通過并流加料方式加入到沉淀反應(yīng)裝置中；
[3]反應(yīng)時(shí)間達(dá)到1lOmin后，打開沉淀反應(yīng)裝置底部的閥門，控制懸濁液的流出速度，使懸濁液以不斷流出；
[4]流出的懸濁液直接進(jìn)行過濾、洗滌、脫水即得細(xì)粒度低氯根的碳酸稀土產(chǎn)品。
[0006]上述步驟(I)中優(yōu)選的沉淀反應(yīng)溫度為50_70°C。
[0007]上述步驟(2)中氯化稀土料液與碳酸氫銨溶液并流加料的加料速度比值是1:1?3:1。
[0008]上述步驟(3)中懸濁液的流出速度為氯化稀土料液和碳酸氫銨溶液加料的速度之和，這樣可以保證反應(yīng)裝置中的液面是一個(gè)固定高度，其高度始終高于攪拌槳的位置，以便攪拌槳能夠完全充分的攪拌反應(yīng)體系。
[0009]上述步驟(4)中所述洗滌為加水洗滌，直至洗滌濾液中用硝酸銀溶液檢測不到氯根為止。
[0010]所述稀土料液是氯化鑭、氯化鈰、氯化鐠、氯化釹、氯化釤、氯化銪、氯化釓、氯化鋱、氯化鏑、氯化欽、氯化鉺、氯化銩、氯化鐿、氯化镥、氯化釔料液中的一種或幾種的混合物。
[0011]所述晶種為碳酸鑭、碳酸鈰、碳酸鐠、碳酸釹、碳酸釤、碳酸銪、碳酸釓、碳酸鋱、碳酸鏑、碳酸欽、碳酸鉺、碳酸銩、碳酸鐿、碳酸镥、碳酸釔料液中的一種或幾種的混合物。
[0012]所述晶種的優(yōu)選的加入量按質(zhì)量百分比計(jì)算為氯化稀土料液的4%飛％。
[0013]一種用于本發(fā)明的方法的沉淀反應(yīng)裝置，包括裝置本體，其特征是:裝置本體為底部設(shè)有出料口的容器，在裝置本體內(nèi)設(shè)有弧形玻璃鋼隔離板，將裝置本體內(nèi)分隔成上部為反應(yīng)區(qū)下部為結(jié)晶區(qū)的兩個(gè)區(qū)域，弧形玻璃鋼隔離板的底部開有聯(lián)通口，在裝置本體的反應(yīng)區(qū)設(shè)有攪拌器，在裝置本體的頂部設(shè)有第一進(jìn)料口和第二進(jìn)料口，在裝置本體的出料口上設(shè)有出料口閥門。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明通過特殊設(shè)計(jì)的沉淀反應(yīng)裝置，可以實(shí)現(xiàn)反應(yīng)區(qū)和結(jié)晶區(qū)的空間分離，反應(yīng)區(qū)的攪拌裝置利于物質(zhì)之間的充分快速反應(yīng)，結(jié)晶區(qū)不配攪拌裝置有利于碳酸稀土晶體的形成。
[0015]本發(fā)明通過特殊設(shè)計(jì)的沉淀反應(yīng)裝置，可以通過控制加料和出料速度，控制沉淀反應(yīng)過程，在保證碳酸稀土形成晶體的前提下縮短碳酸稀土的陳化時(shí)間，從而得到細(xì)粒度的碳酸稀土晶體。顆粒粒度與稀土元素種類有關(guān)，對于碳酸鑭、碳酸鈰產(chǎn)品，其粒度在4飛微米之間，對于碳酸釔產(chǎn)品，其粒度在2?3微米之間。
[0016]通過并流的加料方式，可以降低晶粒與晶粒間的團(tuán)聚度，從而減少夾雜在晶粒間Cr的量，使Cl-盡可能的以吸附的形態(tài)存在于碳酸稀土晶體表面，通過水洗即可去除，從而可以得到低雜質(zhì)的碳酸稀土，其氯根含量可以控制在50 ppm以下。
[0017]本發(fā)明可以控制CF的存在形態(tài)，絕大部分CF以吸附的形態(tài)存在，水洗較易去除，與目前其他工藝相比，可以大大較少洗水量。
[0018]本發(fā)明提供的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)了細(xì)粒度低氯根碳酸稀土的連續(xù)化生產(chǎn)。
[0019]

【專利附圖】

【附圖說明】
圖1為本發(fā)明的沉淀反應(yīng)裝置示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0020]參照附圖，用于本發(fā)明的方法的沉淀反應(yīng)裝置，包括裝置本體8，裝置本體為玻璃鋼制品，裝置本體為底部設(shè)有出料口 6的容器，在裝置本體內(nèi)設(shè)有弧形玻璃鋼隔離板9，將裝置本體內(nèi)分隔成上部為反應(yīng)區(qū)4下部為結(jié)晶區(qū)5的兩個(gè)區(qū)域，弧形玻璃鋼隔離板的底部開有聯(lián)通口 10，在裝置本體的反應(yīng)區(qū)設(shè)有攪拌器2，在裝置本體的頂部設(shè)有第一進(jìn)料口 I和第二進(jìn)料口 3，在裝置本體的出料口上設(shè)有出料口閥門7。
[0021 ] 本發(fā)明的生產(chǎn)方法將通過下面的參考實(shí)施例進(jìn)行更詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不受限于這些實(shí)施例。
[0022]實(shí)施例一
取200 mL純水置于沉淀反應(yīng)裝置中，同時(shí)向純水中加入5 g碳酸鑭作為晶種,加熱使反應(yīng)裝置中溶液溫度恒溫至50°C，將濃度為40 g/L的氯化鑭料液和濃度為80 g/L的碳酸氫銨溶液均以6 mL/min的加料速度同時(shí)以并流的方式進(jìn)行加料，攪拌反應(yīng)體系20 min后，打開反應(yīng)裝置底部的閥門，使懸濁液以12 mL/min的出料速度排出，過濾，常溫水洗滌至濾液與硝酸銀溶液接觸不產(chǎn)生渾濁為止，所得固體即為細(xì)粒度低氯根的碳酸鑭產(chǎn)品。碳酸鑭產(chǎn)品的稀土總量為50.31%，產(chǎn)品中所含的氯根為45 ppm，粒度為D5(l=5.823微米。
[0023]實(shí)施例二
取200 mL純水置于沉淀反應(yīng)裝置中，同時(shí)向純水中加入5 g碳酸鋪?zhàn)鳛榫ХN,加熱使反應(yīng)裝置中溶液溫度恒溫至60°C，將濃度為60 g/L的氯化鈰料液和濃度為80 g/L的碳酸氫銨溶液分別以5 mL/min和3 mL/min的加料速度同時(shí)以并流的方式進(jìn)行加料，攪拌反應(yīng)體系30 min后，打開反應(yīng)裝置底部的閥門，使懸濁液以8 mL/min的出料速度排出，過濾，用常溫水洗滌至濾液與硝酸銀溶液接觸不產(chǎn)生渾濁為止，所得固體即為細(xì)粒度低氯根的碳酸鈰產(chǎn)品。碳酸鈰產(chǎn)品的稀土總量為51.12%，產(chǎn)品中所含的氯根為37 ppm，粒度為D5(l=5.353微米。
[0024]實(shí)施例三
取200 mL純水置于沉淀反應(yīng)裝置中，同時(shí)向純水中加入5 g碳酸釔作為晶種,加熱使反應(yīng)裝置中溶液溫度恒溫至60°C，將濃度為60 g/L的氯化釔料液和濃度為100 g/L的碳酸氫銨溶液分別以6 mL/min和3 mL/min的加料速度同時(shí)以并流的方式進(jìn)行加料,攪拌反應(yīng)體系30 min后，打開反應(yīng)裝置底部的閥門，使懸濁液以9 mL/min的出料速度排出，過濾，用常溫水洗滌至濾液與硝酸銀溶液接觸不產(chǎn)生渾濁為止，所得固體即為細(xì)粒度低雜質(zhì)的碳酸釔產(chǎn)品。碳酸釔產(chǎn)品的稀土總量為45.19%，產(chǎn)品中所含的氯根為47 ppm，粒度為D5(i=2.875微米。
[0025]實(shí)施例四(對比例)
取200 mL純水置于燒杯中，向純水中加入5 g碳酸鋪?zhàn)鳛榫ХN，加熱使溶液溫度恒溫至60°C，將濃度為60 g/L的氯化鈰料液和濃度為80 g/L的碳酸氫銨溶液分別以5 mL/min和3 mL/min的加料速度同時(shí)以并流的方式進(jìn)行加料，攪拌反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后陳化30min,過濾，用常溫水洗滌至濾液與硝酸銀溶液接觸不產(chǎn)生渾濁為止，所得固體即為碳酸鈰產(chǎn)品。經(jīng)分析檢測，碳酸鈰產(chǎn)品的稀土總量為46.09%，產(chǎn)品中所含的氯根為160 ppm，粒度為D5(i=38.08微米。結(jié)果表明:在燒杯中制備的碳酸鈰產(chǎn)品與通過特殊設(shè)計(jì)的沉淀反應(yīng)裝置制備的產(chǎn)品相比，稀土總量低，氯根含量高，粒度較大。這說明通過特殊設(shè)計(jì)的沉淀反應(yīng)裝置生產(chǎn)的碳酸稀土產(chǎn)品能達(dá)到細(xì)粒度低氯根的要求。
【權(quán)利要求】
1.一種細(xì)粒度低氯根碳酸稀土的生產(chǎn)方法，其特征是:包括以下步驟: [1]以氯化稀土料液為原料，在沉淀反應(yīng)裝置中預(yù)先注入底水，底水的體積以攪拌槳能把溶液或懸浮液攪拌起為準(zhǔn)，然后加入晶種，晶種的加入量按質(zhì)量百分比計(jì)算為氯化稀土料液的19Γ10%，其中氯化稀土料液的量及晶種均以各自料液中的氧化物計(jì)算，并使沉淀反應(yīng)裝置中溶液溫度達(dá)到2(T80°C的沉淀反應(yīng)溫度； [2]在設(shè)定的沉淀反應(yīng)溫度下，按照氯化稀土與碳酸氫銨的質(zhì)量比1:f 1:2，將濃度為20g/L?100g/L的氯化稀土料液和濃度為60g/L?160g/L的碳酸氫銨溶液，通過并流加料方式加入到沉淀反應(yīng)裝置中； [3]反應(yīng)時(shí)間達(dá)到l(T30min后，打開沉淀反應(yīng)裝置底部的閥門，控制懸濁液的流出速度，使懸濁液以不斷流出； [4]流出的懸濁液直接進(jìn)行過濾、洗滌、脫水即得細(xì)粒度低氯根的碳酸稀土產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的細(xì)粒度低氯根碳酸稀土的生產(chǎn)方法，其特征是:所述稀土料液是氯化鑭、氯化鈰、氯化鐠、氯化釹、氯化釤、氯化銪、氯化釓、氯化鋱、氯化鏑、氯化欽、氯化鉺、氯化銩、氯化鐿、氯化镥、氯化釔料液中的一種或幾種的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的細(xì)粒度低氯根碳酸稀土的生產(chǎn)方法，其特征是:所述晶種為碳酸鑭、碳酸鈰、碳酸鐠、碳酸釹、碳酸釤、碳酸銪、碳酸釓、碳酸鋱、碳酸鏑、碳酸欽、碳酸鉺、碳酸銩、碳酸鐿、碳酸镥、碳酸釔料液中的一種或幾種的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的細(xì)粒度低氯根碳酸稀土的生產(chǎn)方法，其特征是:上述步驟(1)中優(yōu)選的沉淀反應(yīng)溫度為50-70°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的細(xì)粒度低氯根碳酸稀土的生產(chǎn)方法，其特征是:所述晶種的加入量按質(zhì)量百分比計(jì)算為氯化稀土料液的4%飛％。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的細(xì)粒度低氯根碳酸稀土的生產(chǎn)方法，其特征是:上述步驟(2)中氯化稀土料液與碳酸氫銨溶液并流加料的加料速度比值是1: f 3:1。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的細(xì)粒度低氯根碳酸稀土的生產(chǎn)方法，其特征是:上述步驟(3)中懸濁液的流出速度為氯化稀土料液和碳酸氫銨溶液加料的速度之和。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的細(xì)粒度低氯根碳酸稀土的生產(chǎn)方法，其特征是:上述步驟(4)中所述洗滌為加水洗滌，直至洗滌濾液中用硝酸銀溶液檢測不到氯根為止。
9.一種用于權(quán)利要求1至8所述的細(xì)粒度低氯根碳酸稀土的生產(chǎn)方法的沉淀反應(yīng)裝置，包括裝置本體，其特征是:裝置本體為底部設(shè)有出料口的容器，在裝置本體內(nèi)設(shè)有弧形玻璃鋼隔離板，將裝置本體內(nèi)分隔成上部為反應(yīng)區(qū)下部為結(jié)晶區(qū)的兩個(gè)區(qū)域，弧形玻璃鋼隔離板的底部開有聯(lián)通口，在裝置本體的反應(yīng)區(qū)設(shè)有攪拌器，在裝置本體的頂部設(shè)有第一進(jìn)料口和第二進(jìn)料口，在裝置本體的出料口上設(shè)有出料口閥門。
【文檔編號】C01F17/00GK104310456SQ201410538636
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月14日
【發(fā)明者】田皓, 許延輝, 周建鵬, 趙文怡, 馬升峰, 張旭霞, 王英杰 申請人:瑞科稀土冶金及功能材料國家工程研究中心有限公司