[发明专利]碳酸稀土结晶沉淀方法

说明书

本发明涉及一种从稀土料液中沉淀出结晶状碳酸稀土的方法，属湿法冶金领域。

1989年我们曾在工业生产上制得晶状碳酸稀土(稀土信息，1989，第5期)，解决了以往各方法中沉淀脱水困难和纯度不够高两大难题。中国专利CN1066474A中提出的叠加式沉淀稀土的方法，其本质与我们的沉淀方法相近。但是，现有的方法尽管对于一些稀土料液能够获得晶状沉淀，但由于作业方式的限制，其产品质量指标波动性大，加上多数碳酸稀土的结晶化速度慢，工业应用难度大，目前仅用于混合稀土料液和少数单一稀土料液的沉淀处理。而对于多数单一稀土，尤其是中重稀土料液或纯度要求高的稀土料液的沉淀处理，目前仍然采用草酸作沉淀剂。由于用碳酸氢铵作稀土沉淀剂，既可降低生产成本，又可提高稀土沉淀率，还可避免草酸沉淀时的毒性危害。因此，很有必要提出一种适应面广，效果又好的碳酸氢铵沉淀稀土新方法。

本发明的目的在于提供一种结晶速度快，易于连续化生产，且适合于各种规格的混合或单一稀土料液的碳酸稀土结晶沉淀方法。

本发明是基于我们对稀土与碳酸氢铵沉淀反应研究的新发现：稀土与碳酸氢铵的沉淀存在着两种类型的沉淀反应：一是通常所熟悉的无定型沉淀形成反应；二是结晶沉淀形成反应。现有的各种沉淀方法，其操作过程是将沉淀剂(或料液)加入到料液(或沉淀剂)中，形成无定型碳酸稀土沉淀，然后在静置过程中由无定型沉淀转化成结晶型沉淀。本发明则是使反应一开始便向形成结晶碳酸稀土的方向进行，在较短的时间内得到碳酸稀土的结晶沉淀。

本发明是采用同步加料方式来实现上述目的，其方法是在搅拌下将稀土料液和沉淀剂溶液按一定比例和速度，同时连续加入(或间歇加入)沉淀反应器中，整个加料过程中各反应物料的量与反应所需的用量相近，而不致于产生某一物料明显过量的情况。由于结晶沉淀形成反应存在着一个活性PH值区域和最佳PH值，这一PH值区域一般在4.0-7.0之间，最好在4.3-5.5之间，对于重稀土的Y，其最佳结晶沉淀反应活性PH区域在6.5-7.3之间。加料比的确定和调节，以不使体系中的PH值超出上述活性PH值区域为原则，最好维持在其最佳结晶PH值左右，此时加料比基本上与其用量比相当，碳酸氢铵与稀土氧化物的重量比一般在1.2-3.5之间。料液浓度(除钇料液之外)高于5g/L时，最好取1.2-2.0之间。对于钇料液或料液浓度低于5g/L时，最好取2.1-3.5之间。该反应器中应该有一定量的相应稀土的晶状碳酸盐作晶核，晶核量越多效果越好，晶核可以是外加的，也可是先前沉淀形成的。加料速度的控制和调节，以形成的沉淀较快地分散为原则，可由沉淀反应器中晶核量来确定，对于每公斤晶核量(以RE₂O₃计)，稀土料液的加入速度最好不超过0.2公斤/分(RE₂O₃量计)。

本发明中所用的稀土料液可以是混合的稀土料液，也可以是单一稀土料液，其浓度范围最好在5-150g/L，对于酸度太高的稀土料液，最好先进行中和处理，调节PH在2-6范围，最好在3-5范围。若直接用于沉淀，此时加料比中的碳酸氢铵量应该加上中和这部分酸所需消耗的量。

利用反应结晶沉淀技术，不仅可以使间歇沉淀操作的时间大大缩短，而且可以实现沉淀操作的连续化。这是以往各种方法所难以做到的。所谓的连续化操作是指料液和沉淀剂溶液连续加入沉淀槽反应区，而形成的结晶碳酸稀土可从下面的出料口连续排出，进入沉淀洗涤阶段，沉淀稀土后的溶液从另一出液口排出。

本发明具有结晶时间短，结晶效果好，产品纯度高等特点。而且反应过程中无明显气体产生，碳酸根的利用率高，沉淀剂消耗少，不必加入消泡剂，便可正常操作，使生产成本得到进一步的降低。

表-1中列出了用各种沉淀法对钕料液的处理结果，可以看出利用本沉淀技术，可以在较短的时间内获得更好的沉淀效果。