论文部分内容阅读
稀土素有“工业味精”之称,被人们称为新材料“宝库”。氟碳铈矿作为一种主要的含铈稀土工业矿物,在世界上所有稀土(REE)矿物中,拥有最大的储备[1]。目前CeO2的制备主要是以含铈化合物为原料,采用沉淀法与溶胶-凝胶法为主,较少看到有从氟碳铈矿中直接提取制备二氧化铈的报道。从氟碳铈矿中直接制备CeO2主要都存在实验流程长、工艺复杂、使用大量的酸碱,对设备要求高,排出的废液中含有大量酸碱,会对环境造成巨大破坏。但是,随着铈在现代高科技与尖端技术领域应用越来越广,这就要求我们不断的改进,探索提取制备二氧化铈的新技术。为了有效从氟碳铈矿中提取制备稀土CeO2。首先研究了德昌氟碳铈稀土精矿的化学组分与物相组成特点。通过X荧光光谱(XRF)分析氟碳铈精矿的主要化学组分为Ce、La、Ca、Fe、Nd、Si、S等元素,而其他较微量主要是Ti、Mg、Pb、Th、Mn等元素。在经过磁、重、浮选后获得的氟碳铈精矿经X射线衍射(XRD)测定其中主要物相由氟碳铈镧矿、石英、重晶石、萤石、黑云母等组成。根据上述对原料的组分和物相分析结果,本研究由氟碳铈矿精矿为原料直接提取CeO2的实验可分为如下几个步骤:(1)进行氧化焙烧实验,在有固氟剂存在条件下,将氟碳铈矿进行氧化分解生成CeO2和氟化钠。实验结果表明,在以NaHCO3为固氟剂,氟碳铈矿与NaHCO3质量比为10:4,温度为550℃条件下氧化焙烧2h。氧化焙烧可以使氟碳铈精矿完全分解生成目标产物CeO2。(2)对焙烧后的焙烧样进行水洗,除去焙烧样中的氟化钠等水溶性物质,留下CeO2在滤渣中。实验结果表明,在液固比为6:1,温度为65℃时水洗60min,可以有效除去焙烧样中的氟化钠。(3)采用稀盐酸酸浸水洗过的焙烧样,可以将非铈稀土与一些杂质元素氧化物(Ca、Fe、Al等)和一些在焙烧过程中未完全分解的碳酸盐类除去。在液固比5:1,盐酸浓度为3mol/L、酸浸温度为45℃、酸浸时间为60min的条件下可以很好的使CeO2与其他元素分离,制得的CeO2纯度可以达到72%以上。(4)最后对酸浸样在600℃下保温2h后进行退火处理,可制备出颗粒粒度介于20~100nm,平均粒度为50nm的CeO2超细微粉。与目前采用的制备CeO2工艺和技术相比较,本论文采用简单的实验方法,在实验过程中只使用了稀盐酸,降低了对生产设备的要求,减少了实验流程降低成本,同时也减少了三废的排放,更加的绿色环保。