[发明专利]一种萃取分离过程直接制备氟化铈的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种萃取过程直接制备氟化铈的方法，具体说是以含四价铈和氟离子的硫酸稀土溶液或硝酸稀土溶液为原料，采用P507萃取分离得到含四价铈和氟离子负载有机相，直接反萃制备氟化铈，该发明属于稀土分离与材料制备领域。

背景技术

稀土作为高新技术元素，在材料领域被广泛应用，被誉为新材料的宝库。氟化铈既是一种新材料，又能作为新材料的原料，氟化铈是制备单一金属元素铈的重要原料，同时该化合物也被广泛应用于抛光粉、润滑剂等其他工业领域。随着科研能力的提高，开发高纯度以及粒度分布合理的氟化铈成为必然趋势。

目前工业上氟化铈的制备方法主要是在萃取分离提纯得到的含铈溶液中加入含氟沉淀剂得到氟化铈沉淀，再经过过滤、洗涤、干燥等步骤得到产品，该过程反应在水溶液中进行，产品氟化铈粒度分布较难控制，且制备过程中需要使用大量的原辅材料，废水排放量大。

发明专利CN200710056173.5提出了一种采用于混合萃取体系分离铈回收氟及制备三氟化铈超微粉体的方法，该专利使用混合萃取剂将氟碳铈矿料液中的铈以及氟萃取后，采用还原反萃直接沉淀出来，该专利适用于制备了小粒度氟化铈，但导致氟化铈浆料沉降性能以及过滤性能很差，容易在萃取过程中形成三相物，导致后续处理过程复杂，特别是部分小粒度氟化铈在有机相夹带，给有机循环使用带来麻烦，且该专利需要使用混合萃取剂进行，由于其使用的中性磷类萃取剂价格昂贵，造成了制备过程的复杂，资源利用率低，成本高等缺点。

为此，本专利提出了一种用P507萃取分离制备氟化铈的方法，以含四价铈和氟离子的硫酸稀土溶液或硝酸稀土溶液为原料，采用P507萃取分离得到含四价铈和氟离子负载有机相，直接反萃制备氟化铈。该方法所用原料一般是将氟碳铈矿进行氧化焙烧，将氟碳铈矿中的铈氧化为四价，经过稀硫酸浸出，将四价铈和氟溶解，得到四价铈和氟离子的硫酸稀土溶液。该方法充分利用氟碳铈矿中存在的氟资源，而且将分离提纯与材料制备结合，省掉了氟化铈沉淀制备工序，并回收利用矿石中的氟，工艺简单成本低；另外，该方法采用单一P507酸性萃取剂，有利于提高体系中氟化铈的过饱和度，因此在生产过程中更加容易形成晶核后长大，制备的氟化铈颗粒均匀，同时提出了加入氟化铈晶种，进一步提高了产品的粒度，容易与有机和水相分离，降低了后续过滤的难度，开发出新的易于工业化的氟化铈制备工艺。

发明内容

本发明的目的是提供一种萃取过程直接制备氟化铈的方法，该方法缩短了工艺流程，操作简单，有效利用氟资源，降低原辅材料消耗及制备成本，易于工业化，且可有效控制产品粒度分布，并提高产品中值粒度。

为达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

这种萃取过程直接制备氟化铈的方法，其特征在于包括如下步骤：

1)以含四价铈、氟的硫酸稀土溶液或硝酸稀土溶液为原料，采用P507有机溶剂萃取剂萃取料液中的四价铈、氟和少量三价稀土，得到负载四价铈、氟的有机相，级数越多分离效果越好，综合考虑分离效果、设备投资及能耗等因素，一般采取萃取级数为1～10级，控制P507有机相与料液的流量比为0.2～5；

2)用无机酸和还原剂配制的反萃液反萃步骤1)得到的负载有机相，反萃液中的还原性物质将负载有机相中的Ce⁴⁺离子还原为Ce³⁺离子，与负载有机相中的氟结合，形成氟化铈沉淀进入水相，过滤得到氟化铈粉体，负载有机相与反萃液的流量比为1～10，综合考虑分离效果、设备投资及能耗等因素，采取反萃级数为1～8级；

步骤1)所述的负载有机相，用氢离子浓度为1～5mol/L的硫酸或硝酸溶液洗涤，经过反萃得到的氟化铈纯度大于99wt.％，此处氟化铈纯度定义为：CeO₂/REO，控制负载有机相与洗液的流量比为1～5，级数越多三价稀土和其他杂质元素的分离效果越好，综合考虑分离效果、设备投资及能耗等因素，采取洗涤级数为1～8级，；

步骤1)所述的硫酸稀土溶液或硝酸稀土溶液氢离子浓度为0.2～4.0mol/L，稀土浓度为0.05～1.0mol/LREO，其中四价铈的浓度为0.01～1.0mol/L，氟离子的浓度为0.01～2.0mol/L；步骤1)所述有机相由萃取剂和稀释剂组成，稀释剂为有机溶剂，萃取剂与稀释剂体积比为0.2～2；

步骤2)所述反萃液为盐酸、硝酸和氢氟酸中的至少一种与还原性物质组成的混合溶液，其氢离子浓度为0.5～5.0mol/L，还原性物质用量为四价铈还原为三价铈的理论用量的1-2倍；