一種制備大比表面積氧化釹的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于稀土材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種制備大比表面積氧化釹的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]稀土元素因其獨(dú)特的電子層結(jié)構(gòu)，使其具有優(yōu)異的磁、光、電、催化等物理和化學(xué)特性，被廣泛應(yīng)用于冶金機(jī)械、石油化工、輕工農(nóng)業(yè)、電子信息、能源交通、國(guó)防軍工和高新材料等10多個(gè)領(lǐng)域的40多個(gè)行業(yè)，是當(dāng)今世界各國(guó)發(fā)展高新技術(shù)和國(guó)防尖端技術(shù)、改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)不可缺少的戰(zhàn)略物資。稀土元素被譽(yù)為“現(xiàn)代工業(yè)的維生素”和“新材料寶庫(kù)”。隨著高新技術(shù)的發(fā)展，稀土元素優(yōu)異的磁、光、電等物理化學(xué)性能將被進(jìn)一步開(kāi)發(fā)，在諸如新能源汽車、綠色照明、新型顯示、電子信息等領(lǐng)域突破關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，支撐戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的跨越式發(fā)展。
[0003]我國(guó)是世界稀土資源大國(guó)、生產(chǎn)大國(guó)、出口大國(guó)和消費(fèi)大國(guó)，在世界稀土市場(chǎng)上具有舉足輕重的地位。據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，我國(guó)稀土資源占全世界稀土總量的50%左右，稀土冶煉分離產(chǎn)品產(chǎn)量占世界稀土總需求量的90%以上，國(guó)內(nèi)稀土應(yīng)用量約占世界稀土總應(yīng)用量的60%以上。廣西具有豐富的稀土資源，其中稀土磷釹礦儲(chǔ)量全國(guó)第一，離子吸附型稀土礦儲(chǔ)量約占我國(guó)南方離子型稀土儲(chǔ)量的22.75%，僅次于江西、廣東，而江西和廣東的資源已開(kāi)采近30年，廣西離子型稀土礦開(kāi)發(fā)較晚，資源保護(hù)較好，廣西豐富而未開(kāi)采的中重稀土資源優(yōu)勢(shì)日益突出。據(jù)國(guó)土資源部2002年公布資源儲(chǔ)量為33萬(wàn)噸，目前已累計(jì)探明儲(chǔ)量達(dá)110萬(wàn)噸，遠(yuǎn)景儲(chǔ)量達(dá)678萬(wàn)噸，保有儲(chǔ)量居全國(guó)第一位。廣西離子型稀土礦中釹的配分占20-30%，是全國(guó)釹元素的重要來(lái)源。
[0004]釹的化合物種類繁多、用途迥異，其中氧化釹是最重要的釹化合物材料，廣泛用于制造磁性材料、稀土陶瓷、激光晶體、發(fā)光材料、超導(dǎo)材料、催化材料等稀土功能材料。隨著氧化釹應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，釹元素本征性質(zhì)的充分體現(xiàn)與材料性能指標(biāo)關(guān)聯(lián)愈加明顯，稀土功能材料所需氧化物對(duì)比表面積、形貌、粒度、松裝度等物性指標(biāo)提出了嚴(yán)格要求，且各種材料對(duì)粉體的物性要求差異明顯。具有大比表面稀土氧化物展現(xiàn)了良好的市場(chǎng)前景，且越來(lái)越受到關(guān)注。制備金屬釹時(shí)，大比表面氧化釹有利于迅速熔合、減少底渣、提高收率。玻璃工業(yè)中，為提高折射率，降低散射，提高玻璃的抗化學(xué)腐蝕性，也要求使用大表面、顆粒分布均勻的稀土氧化物;用大比表面積氧化釹穩(wěn)定的氧化鋯粉末可燒結(jié)成高強(qiáng)度高韌性的陶瓷;制備陶瓷電容器的原料Nd2O3除了要求較高純度外，還需要特定大小的比表面積;大比表面氧化釹粉體對(duì)透明功能陶瓷的透光性具有至關(guān)重要的影響。
[0005]中國(guó)專利201410426915.9(申請(qǐng)?zhí)?公開(kāi)了一種大顆粒草酸釹的制備方法，該方法采用草酸溶液作為沉淀劑，加入到有微量有機(jī)相的氯化釹反萃余液中，并添加適量晶種，生成草酸釹沉淀，經(jīng)陳化、洗滌、過(guò)濾、干燥后得到即可制得中心粒徑D5q為55-200 um，粒徑呈正態(tài)分布的草酸釹顆粒。中國(guó)專利201210383507.0(申請(qǐng)?zhí)?公開(kāi)了一種制備球星大顆粒氧化釹的方法，該方法用碳酸氫銨、氨水和去離子水配制碳酸氫銨溶液，向溶液中加入硝酸釹溶液，得到碳酸氫銨、氨水和硝酸釹的混合溶液，向混合溶液中加入雙氧水生成過(guò)氧碳酸釹沉淀，陳化24-48小時(shí)，將沉淀過(guò)濾、洗滌，灼燒溫度為900-1200 V，保溫4小時(shí)，得到中心粒徑D5q為40-50 um，顆粒均勻、流動(dòng)性好、形貌為多孔片狀組成的球形大顆粒氧化釹產(chǎn)品。傳統(tǒng)方法制備的稀土材料存在著回收率低、純度低、比表面積小等缺點(diǎn)，造成稀土資源的浪費(fèi)和產(chǎn)品質(zhì)量欠佳。
[0006]大比表面氧化釹是高新技術(shù)材料向廣度和深度飛速發(fā)展不可缺少的材料，其用途和用量將快速增加，其市場(chǎng)潛力巨大。因此，開(kāi)發(fā)一種高回收率、高純度、大比表面積的氧化釹制備方法，具有顯著的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種制備大比表面積氧化釹的方法。
[0008]本發(fā)明是通過(guò)如下方式實(shí)現(xiàn)的:
一種制備大比表面積氧化釹的方法，包括以下步驟:
(1)表面處理:取稀土萃取分離得到的氯化釹溶液置于沉淀槽中，加入0.05-0.2倍氯化釹溶液重量的表面助劑進(jìn)行混合攪拌5-20分鐘;表面助劑的引入在很大程度上可增加了最終產(chǎn)品的比表面積；
(2)草沉反應(yīng):在沉淀槽中加入0.9-1.5倍氯化釹溶液重量的草酸溶液，于50-70°C下攪拌反應(yīng)10-40分鐘;在此反應(yīng)反應(yīng)條件下，釹的回收率大于99%;
(3)陳化:反應(yīng)結(jié)束后靜置陳化；
(4)純化:用純水洗滌沉淀，過(guò)濾，干燥，得固體草酸釹；
(5)煅燒:將固體草酸釹煅燒，得到大比表面積的氧化釹。
[0009]優(yōu)選的，所述氯化釹溶液其濃度為1.5-1.8mol/Lo
[0010]優(yōu)選的，所述氯化釹溶液中氯化釹的純度大于99.9%。
[0011]優(yōu)選的，所述表面助劑為硬脂酸、十二烷基磺酸鈉中的一種或兩種。
[0012]優(yōu)選的，所述草酸溶液其濃度為1.0-1.2mol/Lo
[0013]優(yōu)選的，所述陳化的時(shí)間為2-5小時(shí);在此時(shí)間下，可提高釹的回收率，且產(chǎn)品顆粒較小，比表面積較大。
[0014]優(yōu)選的，用純水洗滌沉淀時(shí)，至溶液中H+濃度為1.0-1.5 mol/L;在此酸度下，釹回收率較高，雜質(zhì)較少，廢水易于處理。
[0015]優(yōu)選的，所述煅燒其溫度為900-950°C;在此溫度下，草酸釹高效轉(zhuǎn)化成氧化釹，灼減量小于0.5%，且氧化釹產(chǎn)品可獲得合格的大比表面積。
[0016]優(yōu)選的，所述煅燒其時(shí)間為5-8小時(shí);在此時(shí)間下，草酸釹轉(zhuǎn)化完全，且氧化釹產(chǎn)品晶型較好，比表面積較大。
[0017]本發(fā)明發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)如下:
(I)草酸鹽沉淀:3H2C204+2NdCl3==Nd2(C204)3+6HCl(2 )轉(zhuǎn)型沉淀:Nd2 (CO3) 3+3H2C204==Nd2 (C2O4) 3+3H20+3C02T(3)煅燒分解:2Nd2(C204)3+302== 2Nd203 + 12C02T
表面助劑會(huì)顯著改變產(chǎn)品洗滌性能及其比表面積，其主要作用在于活性有機(jī)表面助劑在初生成的微粒表面及其孔穴中形成了阻隔薄膜，一方面使其中夾帶的Cl離子進(jìn)入洗水的阻力加大，另一方面也有效地阻止了微粒在沉淀過(guò)程的長(zhǎng)大。這種具有阻隔作用的薄膜在煅燒工序從低溫向中高溫升高的過(guò)程中，同樣有效地阻止了含結(jié)晶水草酸鹽微粒的聚合和長(zhǎng)大，而當(dāng)助劑達(dá)到分解和燃燒溫度后，急劇膨脹的氣體對(duì)微粒還會(huì)起到一定爆炸粉碎的作用，這有利于保持產(chǎn)品微粒具有較高的比表面積。
本發(fā)明的有益效果是:
1.氧化釹比表面積達(dá)到9-15 m2/g可控，品質(zhì)優(yōu)良。
[0018]2.氧化釹純度>99%，符合氧化釹國(guó)標(biāo)GBT 5240-2006標(biāo)準(zhǔn)。
[0019]3.釹元素的回收率2 99%，資源利用率高。
[0020]4.本發(fā)明方法簡(jiǎn)單，周期短，生產(chǎn)效率高，利于規(guī)?；a(chǎn)。
[0021]5.本發(fā)明成本較低，產(chǎn)品市場(chǎng)前景好，價(jià)格高，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述，但不限制本發(fā)明的保護(hù)范圍和應(yīng)用范圍。
[0023]實(shí)施例1
一種制備大比表面積氧化釹的方