[发明专利]一种制备高稀土含量碱式碳酸铈的方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种制备碱式碳酸铈的方法，特别是涉及一种制备高稀土含量碱式碳酸铈的方法。

背景技术：

随着中国稀土产业的发展，市场对特殊物性的稀土产品需求越来越多。碱式碳酸铈由于具有特殊的性质，前景应用非常广泛。主要用于玻璃工业、抛光材料、发光材料、红色颜料等。

目前，制备高稀土总量碱式碳酸铈主要采用水热法，以硝酸铈为铈源，以尿素为碳源在120℃以上高温合成。水热法制备碱式碳酸铈存在能耗高、工艺复杂、生产效率低等不足。另外，还有提出采用碳酸氢铵制备碱式碳酸铈的方法，该方法存在反应过程泡沫太多，无法快速加入沉淀剂，生产效率低，不能实现工业化生产。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种能耗低、工艺简单、生产效率和稀土含量高、粒度分布窄，并可以实现工业化生产的制备高稀土含量碱式碳酸铈的方法。

本发明的目的由如下技术方案实施：一种制备高稀土含量碱式碳酸铈的方法，以混合沉淀剂作为铈离子沉淀剂，以硝酸铈溶液作为反应槽底液，采取正加料沉淀方式，在反应槽内发生沉淀反应，控制反应温度和反应槽内终点母液的pH值，使铈离子沉淀完全，经冷却、离心、淋洗得到碱式碳酸铈。

优选的，所述混合沉淀剂的总碱度为3～6mol/L。

优选的，所述混合沉淀剂为氨水和碳酸氢铵的混合溶液。

优选的，所述混合沉淀剂中所述氨水与所述碳酸氢铵的摩尔比为1.38～1.42:1。

优选的，所述混合沉淀剂溶液的温度为20～30℃，添加流速为6.1～18.4L/min，添加时间为40～60min。所述混合沉淀剂溶液用量为理论用量的110～115％。理论用量是根据化学反应方程式计算得到的，为保证沉淀完全，控制终点时母液的pH＝7.0～7.4，由此确定混合沉淀剂溶液用量为理论用量的110～115％。然后依据混合沉淀剂溶液用量和添加流速，确定添加时间。

优选的，停止加料后立即停止加热，继续搅拌30min，然后经所述冷却、离心、淋洗得到碱式碳酸铈。

优选的，所述硝酸铈溶液的浓度为0.5～1.0mol/L，所述硝酸铈溶液的pH＝5.0～6.0。

优选的，所述反应温度为60～95℃。

优选的，所述终点母液的pH＝7.0～7.4。

本发明的优点：本发明采用氨水与碳酸氢铵的混合溶液作为铈离子沉淀剂，采取正加料沉淀方式，可快速将铈离子沉淀剂加入反应底液中，反应过程几乎没有泡沫产生，生产效率大幅提高，可以实现规模化生产。利用本发明方法制备的碱式碳酸铈的REO＝68.68～73.86％，D₅₀＝25.2～35.4μm，D₉₀＝40.4～46.8μm，Cl^-/M≤0.0010％，粒度分布窄，稀土总量高，是下游应用的优质粉体原料。本发明反应温度低，能耗大大降低，并可大幅减少二氧化碳的排放量，同时反应物浓度高，减少了纯水消耗量。

具体实施方式：

实施例1：混合沉淀剂为氨水和碳酸氢铵的混合溶液，取氨水与碳酸氢铵的摩尔比为1.38:1，混合沉淀剂温度为30℃，总碱度为3mol/L，取该混合沉淀剂736L。把浓度为1.0mol/L、pH＝6.0、体积为640L的硝酸铈溶液打入3000L搪瓷反应锅，开启反应锅搅拌，加热到90℃。按照流速18.4L/min加入混合沉淀剂，反应过程维持反应温度在90℃不变，加料时间为40min，其中混合沉淀剂用量为理论用量的115％，母液终点pH＝7.4，停止加热后继续搅拌30分钟，放置冷却到40℃。通过离心机甩干，并用30℃、体积550L的纯水对沉淀物淋洗，即可得到碱式碳酸铈。碱式碳酸铈取样分析，REO＝71.14％，D₅₀＝25.2μm，D₉₀＝40.4μm，Cl^-/M≤0.0010％。