專利名稱：一種電解還原銪的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電解還原銪的方法。
背景技術(shù)：
銪是很好的發(fā)光材料激活劑，如Eu3+是紅色發(fā)光材料的激活劑，Eu2+是藍(lán)色發(fā)光材料的激活劑。氧化銪作為發(fā)光材料激活劑，被廣泛應(yīng)用于LED、三基色節(jié)能燈、高清晰度顯示屏、新型X射線醫(yī)療診斷系統(tǒng)之中。同時(shí)氧化銪還可應(yīng)用于激光、超導(dǎo)材料、磁泡貯存器件、原子反應(yīng)堆的控制材料、屏蔽材料和結(jié)構(gòu)材料之中。因此，氧化銪在發(fā)展迅速的光電新材料技術(shù)中顯示出極其重要的地位和作用。 由于稀土元素多，元素之間性質(zhì)相似，并且銪在所有稀土元素中的含量很低，因此單純采用離子交換或萃取法很難制得純度大于99. 99%的高純度氧化銪。高純度氧化銪的提純工藝主要是根據(jù)三價(jià)銪離子容易被還原成二價(jià)銪離子，二價(jià)銪離子失去了三價(jià)稀土離子的性質(zhì)，利用這種性質(zhì)上的差異將銪從稀土元素中單獨(dú)分離出來(lái)。目前我國(guó)高純氧化銪制備方法主要還是采用鋅粉還原三價(jià)銪離子，利用二價(jià)銪離子與其它三價(jià)稀土元素性質(zhì)的差異分離銪與稀土雜質(zhì)，然后采用氧化劑氧化二價(jià)銪，得到高純度氧化銪。氧化銪生產(chǎn)技術(shù)的不足之處在于還原過(guò)程消耗大量的鋅粉，后續(xù)過(guò)程需要除鋅，導(dǎo)致含鋅廢水，加大廢水處理難度。同時(shí)，氧化劑的使用增加材料消耗。六十年代以來(lái)，出現(xiàn)了電解還原氧化銪的方法，但目前電解還原銪的方法不很完善。中國(guó)專利ZL02117300.1公開(kāi)了一種電解還原制備二價(jià)銪的方法，該法的陽(yáng)極液為鹽酸或鹽酸和氯化鈉溶液，該法需要配置鹽酸或鹽酸和氯化鈉溶液的陽(yáng)極液，需要消耗化工原材料，產(chǎn)生新的廢水；而且銪離子可能透過(guò)離子交換膜進(jìn)入陽(yáng)極液造成銪的收率降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種電解還原銪的方法，該法利用稀土冶煉廠含三價(jià)銪離子的稀土氯化物料液作為陽(yáng)極電解液，無(wú)新的廢水排放；部分從陰極室透過(guò)離子交換膜進(jìn)入陽(yáng)極液的銪離子可以隨陽(yáng)極液一起富集銪，無(wú)需專門(mén)的工藝來(lái)回收該部分銪，不造成銪的損失。本發(fā)明所述的陰極液為富銪稀土氯化物料液，其中三價(jià)銪離子的濃度為
0.r2. Omol/L，該料液的H+濃度為0. OOfl. 6mol/L ;陽(yáng)極液統(tǒng)稱為含三價(jià)銪離子的稀土氯化物料液，包括稀土礦分解料液；釤銪釓料液；釤釓反萃取料液和富銪料液，其中三價(jià)銪離子濃度為0. 001 2. 0 mol/L, H+濃度為0.1 2. 6 mol/L。稀土礦分解料液為稀土礦采用鹽酸溶解所得料液，主要成分與礦的種類有關(guān)，其中銪占稀土含量的0.廣1.0%。釤銪釓料液為稀土礦分解料液經(jīng)過(guò)P507萃取劑萃取分組得到的一組產(chǎn)物，主要成分為氯化釤、氯化銪、氯化釓，其中銪占稀土含量的:T20%。
衫禮反萃取液為富銪稀土料液還原后，經(jīng)過(guò)P507萃取劑萃取衫、禮,將二價(jià)銪離子與釤、釓萃取分離過(guò)程中的釤釓反萃取液，主要成分為氯化釤、氯化釓、氯化銪，其中銪占稀土含量的5 30%。富銪料液為釤銪釓料液或低含量含銪稀土料液經(jīng)過(guò)P507萃取劑萃取進(jìn)一步富集銪得到的一組產(chǎn)物，主要成分為氯化釤、氯化銪、氯化釓，其中銪占稀土含量的2(T80%。本發(fā)明的電解還原銪的方法如下以鈦基涂釕和銥金屬板或網(wǎng)為陽(yáng)極，金屬鈦板或網(wǎng)為陰極，陽(yáng)極室和陰極室之間采用離子交換膜隔開(kāi)，所述富銪稀土氯化物料液為陰極液，所述含三價(jià)銪離子的稀土氯化物料液為陽(yáng)極液，電流密度為10(Tl600A/m2，陰極室進(jìn)行三價(jià)銪離子的還原，陽(yáng)極室發(fā)生氧化反應(yīng)，析出氯氣。本發(fā)明中主要化學(xué)反應(yīng)如下
陰極反應(yīng)Eu3+ + e — Eu2+, 2H+ + e — H2 個(gè) 陽(yáng)極反應(yīng)2C1— + e — Cl2個(gè)
本發(fā)明采用電解氧化還原銪的方法，采用陰極電還原三價(jià)銪離子，利用冶煉廠含三價(jià)銪離子的稀土氯化物料液為陽(yáng)極液，節(jié)約三價(jià)銪離子還原所需的化學(xué)原料，無(wú)新的廢水、廢渣排放；部分從陰極室透過(guò)離子交換膜進(jìn)入陽(yáng)極液的銪離子可以隨陽(yáng)極液一起富集銪，無(wú)需專門(mén)的工藝來(lái)回收該部分銪，不造成銪的損失。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
長(zhǎng)方形隔膜電解槽由一個(gè)陽(yáng)極室和一個(gè)陰極室組成，中間用型號(hào)AM-203的離子交換膜隔開(kāi)，陽(yáng)極采用鈦基涂釕和銥金屬板，陰極采用金屬鈦板；陽(yáng)極液為稀土礦分解料液，該溶液的三價(jià)銪離子濃度為0. 015 mol/L, H+濃度為0. 01 mol/L ;陰極液為富銪稀土氯化物料液，其中三價(jià)銪離子的濃度為1. 57mol/L，H+濃度為0. 0012mol/L ;電流密度為1560A/m2 ；陽(yáng)極液、陰極液分別循環(huán)，電解I小時(shí)，三價(jià)銪離子還原率為95%。實(shí)施例2
同時(shí)實(shí)施例1，其中陽(yáng)極液為稀土萃取分組過(guò)程中的釤銪釓料液，該溶液的三價(jià)銪離子濃度為0.19 mol/L，H+濃度為0. 5 mol/L ;陰極液為富銪稀土氯化物料液，其中三價(jià)銪離子的濃度為0. 13mol/L，H+濃度為0. 23mol/L ;電流密度為860A/m2 ;陽(yáng)極液、陰極液分別循環(huán)，電解1. 5小時(shí)，三價(jià)銪離子還原率為96%。實(shí)施例3
長(zhǎng)方形隔膜電解槽由二個(gè)陽(yáng)極室和一個(gè)陰極室組成，陽(yáng)極室和陰極室之間用型號(hào)UTX-UIF-A的離子交換膜隔開(kāi)，陽(yáng)極采用鈦基涂釕和銥金屬網(wǎng)，陰極采用金屬鈦網(wǎng)；陽(yáng)極液為釤銪釓料液分離過(guò)程中的富銪料液，該溶液的三價(jià)銪離子濃度為1.8 mol/L, H+濃度為
0.5 mol/L;陰極液為富銪稀土氯化物料液，其中三價(jià)銪離子的濃度為0.9mol/L，H+濃度為
1.58mol/L ;電流密度為150A/m2 ;陽(yáng)極液、陰極液分別循環(huán)，電解2小時(shí)，三價(jià)銪離子還原率為 98%。實(shí)施例4
長(zhǎng)方形隔膜電解槽由一個(gè)陽(yáng)極室和二個(gè)陰極室組成，陽(yáng)極室和陰極室之間用型號(hào)Nafion離子交換膜隔開(kāi)，陽(yáng)極采用鈦基涂釕和銥金屬板，陰極采用金屬鈦板；陽(yáng)極液為純銪還原萃取分離過(guò)程中的衫禮反萃取液，該溶液的三價(jià)銪離子濃度為0. 3 mol/L, H+濃度為
2.5 mol/L ;陰極液為富銪稀土氯化物料液，其中三價(jià)銪離子的濃度為1. 98mol/L，H+濃度為
0.62mol/L ;電流密度為1200A/m2 ;陽(yáng)極液、陰極液分別循環(huán)，電解2小時(shí)，三價(jià)銪離子還原率為98%。實(shí)施例5
長(zhǎng)方形隔膜電解槽由二個(gè)陽(yáng)極室和一個(gè)陰極室組成，陽(yáng)極室和陰極室之間用型號(hào)UTX-UIF-A的離子交換膜隔開(kāi)，陽(yáng)極采用鈦基涂釕和銥金屬網(wǎng)，陰極采用金屬鈦網(wǎng)；陽(yáng)極液為釤銪釓料液分離過(guò)程中的富銪料液，該溶液的三價(jià)銪離子濃度為1.0 mol/L, H+濃度為
0.9 mol/L;陰極液為富銪稀土氯化物料液，其中三價(jià)銪離子的濃度為0.9mol/L，H+濃度為
0.58mol/L ;電流密度為150A/m2 ;陽(yáng)極液、陰極液分別循環(huán)，電解2小時(shí)，三價(jià)銪離子還原率為 97%。實(shí)施例6
長(zhǎng)方形隔膜電解槽由一個(gè)陽(yáng)極室和一個(gè)陰極室組成，中間用型號(hào)AM-203的離子交換膜隔開(kāi)，陽(yáng)極采用鈦基涂釕和銥金屬板，陰極采用金屬鈦板；陽(yáng)極液為稀土萃取分組過(guò)程中的釤銪釓料液，該料液的三價(jià)銪離子濃度為0. 41 mol/L, H+濃度為0. 8 mol/L ;陰極液為富銪稀土氯化物料液，其中三價(jià)銪離子的濃度為1. 57mol/L, H+濃度為0. 0012mol/L ;電流密度為1560A/m2 ;陽(yáng)極液、陰極液分別循環(huán)，電解I小時(shí),三價(jià)銪離子還原率為99%。
權(quán)利要求
1.一種電解還原銪的方法，富銪稀土氯化物料液，其中三價(jià)銪離子的濃度為O.Γ2. Omol/L,該料液的H+濃度為O. ΟΟΓ . 6 mol/L ;含三價(jià)銪離子的稀土氯化物料液，該料液的三價(jià)銪離子濃度為O. OOf 2. O mol/L, H+濃度為O. Γ2. 6 mol/L，其特征是以鈦基涂釕和銥金屬板或網(wǎng)為陽(yáng)極，金屬鈦板或網(wǎng)為陰極，陽(yáng)極室和陰極室之間采用離子交換膜隔開(kāi)，所述富銪稀土氯化物料液為陰極液，所述含三價(jià)銪離子的稀土氯化物料液為陽(yáng)極液， 電流密度為10(Tl600A/m2，陰極室進(jìn)行三價(jià)銪離子的還原，陽(yáng)極室發(fā)生氧化反應(yīng)，析出氯氣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解還原銪的方法，其特征是所述陰極液為稀土礦分解料液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解還原銪的方法，其特征是所述陰極液為釤銪釓料液。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解還原銪的方法，其特征是所述陰極液為釤釓反萃取料液。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解還原銪的方法，其特征是所述陰極液為富銪料液。
全文摘要
一種電解還原銪的方法，其特征是以鈦基涂釕和銥金屬板或網(wǎng)為陽(yáng)極，金屬鈦板或網(wǎng)為陰極，陽(yáng)極室和陰極室之間采用離子交換膜隔開(kāi)，陰極液為富銪稀土氯化物料液，陽(yáng)極液為含三價(jià)銪離子的稀土氯化物料液，電流密度為100~1600A/m2，陰極室進(jìn)行三價(jià)銪離子的還原，陽(yáng)極室發(fā)生氧化反應(yīng)，析出氯氣。本發(fā)明方法利用稀土冶煉廠含三價(jià)銪離子的稀土氯化物料液作為陽(yáng)極電解液，無(wú)新的廢水排放；部分從陰極室透過(guò)離子交換膜進(jìn)入陽(yáng)極液的銪離子可以隨陽(yáng)極液一起富集銪，無(wú)需專門(mén)的工藝來(lái)回收該部分銪，不造成銪的損失。
文檔編號(hào)C25C1/22GK103014761SQ20121056167
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2012年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月22日
發(fā)明者劉志強(qiáng), 邱顯揚(yáng), 朱薇, 郭秋松 申請(qǐng)人:廣州有色金屬研究院