專利名稱：生產(chǎn)低鋅低鎂混合稀土金屬的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生產(chǎn)低鋅低鎂混合稀土金屬的方法。
近年來隨著鎳氫電池技術(shù)的發(fā)展，對作為其主要原料的混合稀土金屬提出了越來越嚴(yán)的要求，特別是對混合稀土金屬中雜質(zhì)鎂和鋅的含量提出了更低的限制。常規(guī)的由化學(xué)選礦、堿分解、水洗、酸溶、濃縮結(jié)晶及熔鹽電解步驟制備混合稀土金屬的方法，雖然能有效地去除鈣、磷、氟、鈉、鐵和釷等雜質(zhì)，但不能有效地去除其中的鎂和鋅，所以用上述常規(guī)工藝不能生產(chǎn)出電池級混合稀土金屬。因此急需一種不打亂上述工藝流程，不影響其去除上述雜質(zhì)的，且能有效地去除鎂、鋅而生產(chǎn)電池級混合稀土金屬的方法。
本發(fā)明的目的在于提供一種生產(chǎn)低鋅低鎂混合稀土金屬的方法。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的①以稀土氧化物(REO)含量55～60％的稀土精礦粉為原料；②將上述稀土精礦粉加入2.0～2.7N的HCl水溶液中進(jìn)行化學(xué)選礦，以去除雜質(zhì)氧化鈣(CaO)，該HCl水溶液的用量為2～3噸；③向上述經(jīng)過化選的稀土精礦中加入60～65％的NaOH制成堿漿(氫氧化稀土)[R(OH)3]，NaOH的用量為0.8～1.0噸/噸礦；④將分解好的堿漿用水洗至PH12～13后，再用PH12～13的氨水緩沖溶液將其洗滌2～3次，每次洗液的固液比為1∶10，洗液溫度50～60℃；⑤對上述經(jīng)洗滌的該堿漿進(jìn)行充分的攪拌，然后澄清，2小時(shí)后虹吸上清液并排放棄去；
⑥將除去上清液后的沉淀物用PH5.5～6.5HCl或NH4Cl洗一次，洗滌時(shí)的固液比為1∶10；⑦將上述洗過的堿漿(氫氧化稀土)攪拌20～40分鐘，然后用NH4HCO3將PH值調(diào)至4.5～7后，澄清2小時(shí)；⑧除去澄清后的上清液，用9N工業(yè)HCl溶解堿漿，HCl用量為1.0～1.5噸/噸礦；⑨收集上述的溶液，經(jīng)濃縮結(jié)晶后得到低鋅低鎂氯化稀土；⑩將上述氯化稀土經(jīng)常規(guī)的熔鹽電解得到電池級低鋅低鎂混合稀土金屬。
本發(fā)明是在常規(guī)的生產(chǎn)氯化稀土方法的基礎(chǔ)上經(jīng)改進(jìn)而完成的。本發(fā)明方法中所用的原料，工藝上的化學(xué)選礦、堿漿制備、洗滌澄清后的沉淀物與上清液的分離，含稀土氯化物溶液的獲得，稀土氯化物溶液濃縮結(jié)晶和氯化稀土的熔鹽電解均為常規(guī)步驟。本發(fā)明賴以去除原料中雜質(zhì)鋅和鎂的步驟為本發(fā)明的特征。根據(jù)以下式(1)、(2)和(3)可知Ksp Zn(OH)2＝16.8(2)Ksp Mg(OH)2＝9.2OH-濃度越高對Zn(OH)2的溶解越有利，但考慮到上述的洗滌步驟④中除要去除Zn2+外，尚要去除 F-Na+和OH-等，將Zn(OH)2溶出的PH值定為12～13，同樣為同時(shí)去除包括Zn2+在內(nèi)的上述離子，該洗滌步驟的固液比以1∶10為宜。另外為穩(wěn)定地將Zn2+去除到電池級混合稀土金屬規(guī)定指標(biāo)以下，所述的洗滌步驟進(jìn)行2次。
上述步驟⑥的目的是去除鎂。從式(2)可知提高H+的濃度有利于Mg(OH)2的溶解，本發(fā)明人經(jīng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在用HCl或NaCl緩沖液進(jìn)行的洗滌步驟中，終點(diǎn)PH值為4.5～7時(shí)，鎂的含量可符合標(biāo)準(zhǔn)要求。
溫度對Mg(OH)2的溶解影響很大，溫度越高M(jìn)g(OH)2越易溶解，但經(jīng)綜合考慮此溫度高于50℃即可。
攪拌時(shí)間對去除鋅影響不大，但對去除鎂有明顯影響，實(shí)驗(yàn)表明20～40分鐘的攪拌為最佳。
附圖
是本發(fā)明生產(chǎn)低鋅低鎂混合稀土金屬工藝流程圖。
以下通過實(shí)施例和附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明。
實(shí)施例1以含REO為60％的稀土精礦粉2噸為原料，經(jīng)化學(xué)選礦除鈣，所用的鹽酸為工業(yè)純，濃度為2.3N，用量為7噸。將除鈣后化選礦，經(jīng)堿分解所得到的氫氧化稀土在水洗攪拌槽(φ3000×3000、22kw)中，用自來水洗至PH為12.5，然后再用PH13的氨水緩沖液洗2次，每次洗滌的固液比為1∶10，洗滌溫度55℃。在洗滌槽中攪拌30分鐘，然后澄清2小時(shí)。虹吸出上清液后，加PH6的工業(yè)鹽酸洗一次，此時(shí)固液比為1∶10。洗滌時(shí)將氫氧化稀土及洗液混合物攪拌40分鐘，然后用85kg的NH4HCO3將該混合物的PH值調(diào)到7后，澄清2小時(shí)。
除去澄清后的上清液，將沉淀物移至φ2200×2500，15kw的酸溶攪拌槽中，用工業(yè)HCl1.2噸進(jìn)行鹽酸優(yōu)溶。經(jīng)2小時(shí)沉清、分離后，將得到的溶液用減壓蒸發(fā)法濃縮結(jié)晶得到氯化稀土2050公斤。其氯化稀土成份如下REO 45.70％；Zn 0.019％； MgO 0.035％將上述氯化稀土于熔鹽電解設(shè)備及相關(guān)工藝參數(shù)條件下進(jìn)行電解，得到重量707公斤的混合稀土金屬，其成份(％)為RELa Ce Pr Nd Sm Fe Si W Mo Mg Zn99.40 24.51 54.59 5.41 15.51 ＜0.20 0.10 0.019 0.011 0.005 0.065 ＜0.05實(shí)施例2以與實(shí)施例1中同樣的步驟，但用PH6.0的NH4Cl替代PH6.0的HCl，洗滌所述沉淀物(氫氧化稀土)，經(jīng)酸溶、減壓濃縮結(jié)晶，所得的氯化稀土重量為2060公斤，其成份如下REO 45.60％； Zn 0.020％； MgO 0.040％將上述氯化稀土于熔鹽電解設(shè)備及相關(guān)工藝參數(shù)條件下進(jìn)行電解，得到重量709公斤的混合稀土金屬，其成份(％)如下RE La Ce Pr Nd Sm Fe Si W Mo Mg Zn99.40 22.87 55.54 5.54 15.76 ＜0.20 0.10 0.020 0.011 0.006 0.070 ＜0.05通過上述的說明可知，本發(fā)明在保持常規(guī)的生產(chǎn)混合稀土金屬工藝優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步將其中的Mg和Zn控制在Mg 0.05～0.08％、Zn 0.03～0.06％的水平，滿足了作為生產(chǎn)鎳氫電池原料的要求。
權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)低鋅低鎂混合稀土金屬的方法，該方法由以下步驟構(gòu)成①以REO含量55～60％的稀土精礦粉為原料；②將上述稀土精礦粉加入2.0～2.7N的HCl溶液中，以進(jìn)行去除鈣的化學(xué)選礦，所述的HCl用量為2～3噸；③向經(jīng)過化選的上述稀土精礦中加60～65％的NaOH以制成堿漿(氫氧化稀土)，所述NaOH用量為0.8～1.0噸/噸礦；④將分解好的堿漿用水洗至PH12～13后，再用PH12～13的氨水緩沖液將其洗2～3次，固液比為1∶10，洗液溫度50～60℃；⑤對上述經(jīng)洗滌的堿漿進(jìn)行充分?jǐn)嚢?，然后澄清，棄去上清液；⑥將上述去除上清液后的沉淀物，用PH5.5～6.5HCl或NH4Cl洗一次，洗液的PH值為5.5～6.5，洗滌時(shí)的固液比為1∶10；⑦將上述洗過的堿漿(氫氧化稀土)充分?jǐn)嚢?，然后用NH4HCO3將PH值調(diào)至4.5～7后，澄清2小時(shí)；⑧除去澄清后的上清液，用9N工業(yè)HCl處理沉淀物使之充分溶解，HCl用量為1.0～1.5噸/噸礦；⑨收集上述的溶液，經(jīng)濃縮結(jié)晶后得到低鋅低鎂氯化稀土；⑩將上述氯化稀土熔鹽電解得到低鋅低鎂混合稀土金屬。
全文摘要
本發(fā)明提供一種改進(jìn)的生產(chǎn)低鋅低鎂混合稀土金屬的方法，該法除保持常規(guī)的去除Ca、P、F、Na、Fe和Th等雜質(zhì)的能力外，通過稀土精礦的堿分解產(chǎn)物進(jìn)行控制pH值的洗滌，進(jìn)一步去除Zn和Mg。
文檔編號C22B3/00GK1140764SQ95121829
公開日1997年1月22日 申請日期1995年12月30日 優(yōu)先權(quán)日1995年12月30日
發(fā)明者李冬, 龐清, 王靜, 張衛(wèi)東, 劉建軍, 平蔚, 顧明, 郭洪利, 吳喜真 申請人:包頭鋼鐵公司稀土三廠