[发明专利]离子交换法制备高纯氧化钕的工艺

说明书

本发明涉及制备稀土金属化合物的工艺，更具体地说是一种用离子换法制备高纯氧化钕的方法。

稀土元素由于其特殊的电子结构，使之具有许多优异的性能，广泛地应用于玻璃陶瓷、固体激光材料、合成橡胶、高分子聚合、磁学、光学等各个高新科技领域中。由于各领域高新科技的发展，对稀土元素的化合物的纯度的要求越来越高，促使各国对高纯稀土的分离技术进行了大量的研究工作。近几年来我国对高纯稀土分离技术也进行了许多研究工作。北京有色金属研究总院用离子交换法成功地研制出99.9999％的高纯氧化钇，可用于钇铝钕石榴石晶体的制备。

由于高科技发展的需要，对氧化钕的纯度的要求也越来越高。近几年来曾有制备出纯度为99.9％的氧化钕方法。波兰的研究人员(Zesz.Nauk.politeeh.Slask.Chem.1980,677(96)177-81)，用含有Nd61.3％和Pr23.3％以及Y、Sm、Gd、Ce和La等稀土杂质的水溶液为料液，使料液吸附在牌号为Wofatit Kps的阳离子交换树脂上，用NH₄OAc溶液作淋洗液，将钕淋洗下来，得到Nd的富集物；再将Nd的富集物溶液吸附在阳离子交换树脂上，以EDTA溶液作为淋洗液，将钕淋洗下来，然后以草酸盐的形式沉淀钕，于920℃灼烧成Nd₂O₃，总回收率为83％。上述的工艺流程较长，需要二次吸附，二次淋洗，回收率较低，其总回收率仅为83％。到目前为止在国内外的科技文献中尚没有发现在常温(10°-35℃)用乙酸铵离子交换法制备纯度为99.999％的三氧化二钕的工艺。

本发明的目的就在于研究出在常温(10°-35℃)用乙酸铵离子交换法制备纯度为大于等于99.999％的三氧化二钕的方法，使得这种方法流程简单，成本低廉，钕的回收率高。

本发明的一种离子交换法制备高纯三氧化二钕的工艺，以乙酸铵水溶液为淋洗液，吸附柱和分离柱内均装有强酸性阳离子交换树脂，吸附柱中强酸性阳离子交换树脂的体积与分离柱中强酸性阳离子交换树脂的体积比为1∶5～8，用1-10％重量百分数的可溶于水的钕盐水溶液为料液，将吸附柱内的强酸性阳离子交换树脂饱和后，用水将多余的可溶于水的钕盐料液洗出，可溶性钕盐形成三氧化二钕后，Nd₂O₃/∑REO(REO代表稀土氧化物)为95-99.5％，将吸附柱与分离柱串联，用0.3～0.8摩尔/升的乙酸铵水溶液(Ⅰ)进行淋洗，当洗出液中钕的浓度达到高峰值时，改用0.9～1.2摩尔/升的乙酸铵水溶液(Ⅱ)进行淋洗，收集含有钕的乙酸铵的水溶液。

所用的吸附柱和分离柱为直径φ40-80毫米，长950～1000毫米的玻璃柱为宜。吸附柱中强酸性阳离子交换树脂的体积与分离柱中强酸性阳离子交换树脂的体积比为1∶5～8。所用的料液为1～10％(重量百分数)可溶于水的钕盐水溶液，其酸度为PH2～5。又以PH3～4为佳。可溶于水的钕盐为氯化钕、硝酸钕、硫酸钕其中的一种。氯化钕、硝酸钕、硫酸钕形成三氧化二钕后，Nd₂O₃/∑REO(REO代表稀土氧化物)为95-99.5％；若Nd₂O₃/∑REO小于95％，三氧化二钕中镧、铈、镨、钐等稀土杂质的含量高，使钕的回收率大大下降。料液的浓度大于10％进样时间短，穿越量加大。所用的强酸性阳离子交换树脂为聚苯乙烯二乙烯苯磺酸型阳离子交换树脂(上海有机所树脂厂)，牌号为003×7强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂，002×7强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂(天津南开大学化工厂)其中的一种。将所用的强酸性阳离子交换树脂以转换成NH₄⁺型为好。将其转成NH₄⁺型后，用二次交换水洗至PH6～7。

料液将吸附柱内的强酸性离子交换剂饱和后，用水(二次交换水)将多余的可溶于水的钕盐溶液洗出，可溶于水的钕盐洗出是否完全，可用草酸作为检测试剂，若没有白色沉淀出现，即洗出完全。本方法中所用的水以二次交换水为佳。