專利名稱：一種從稀土氧化物制備稀土氟化物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備稀土氟化物的方法，更具體地說，本發(fā)明是關(guān)于以稀土氧化物和氫氟酸為原料制備稀土氟化物的方法。
背景技術(shù)：
稀土氟化物是電解還原法制取稀土金屬的重要原料，此外它還可用作碳弧棒的發(fā)光劑、鋼鐵和有色合金的添加劑、電解法制備稀土金屬的電解質(zhì)。近年來利用精制氟化稀土開發(fā)出氟化物光纖、氟化物晶體和紅外區(qū)用熒光粉等新用途。隨著新型稀土功能材料的開發(fā)和應(yīng)用，稀土氟化物，特別是高純稀土氟化物的用量將日益增加。目前以稀土氧化物為原料制備稀土氟化物的生產(chǎn)工藝主要(1)HF氣體與RE2O3進行氣固反應(yīng)
(2)NH4HF2氣體與RE2O3進行氣固反應(yīng)
上述方法都是在高溫條件下通過氣固反應(yīng)合成，因此對爐體密閉和防護要求很高；含氟氣體具有強腐蝕性，使氟化反應(yīng)設(shè)備中的一些金屬元素進入氟化物產(chǎn)品，無法制備高純度稀土氟化物；另外，由于氣固反應(yīng)不完全，含氟氣體利用率低，排放后將導(dǎo)致嚴重的環(huán)境污染。
為避免上述氣固高溫反應(yīng)的缺點，也有采用其它稀土化合物與氫氟酸直接進行液固或液液反應(yīng)制備稀土氟化物的方法稀土鹽溶液與氫氟酸直接反應(yīng)，按以下反應(yīng)進行
由于REF3的溶度積常數(shù)很小，所以生成的REF3為膠體，粒度小，澄清過濾困難。為此，中國專利CN1337357A中公開了一種采用氨水和氫氟酸配制成復(fù)合氟化劑、再與稀土鹽類反應(yīng)生成大顆粒的稀土氟化物的方法，該方法制備過程中產(chǎn)生氨氮廢水。
中國專利CN1017985B公開了一種方法，采用稀土可溶性鹽類、氧化物、草酸鹽、硫酸稀土復(fù)鹽、堿式碳酸鹽為漿液，加入草酸，再加入氫氟酸，進行固液分離，制備出易于沉降過濾的稀土氟化物，該方法所用的草酸價格昂貴，制備成本高，且最終產(chǎn)生的含氟離子草酸液腐蝕性強，對設(shè)備防腐要求高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種以稀土氧化物制備稀土氟化物方法，該方法工藝流程簡單，容易過濾洗滌，操作強度低，產(chǎn)能大，含氟廢水排放量少，容易處理，合成設(shè)備簡單，防腐要求低，投資少，成本低。
本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)首先將稀土氧化物與水直接反應(yīng)，生成稀土氫氧化物，再與氫氟酸直接反應(yīng)，經(jīng)過濾、洗滌和烘干生成稀土氟化物。其反應(yīng)如下
本發(fā)明制備稀土氟化物的方法，其具體步驟如下(1)稀土氧化物直接與水攪拌混合，水量按稀土氧化物重量的0.15到1倍加入；(2)混合物在30℃～250℃下加熱保溫1到8小時，得到稀土氫氧化物粉末；(3)濃度2％到40％的氫氟酸加入稀土氫氧化物中進行氟化反應(yīng)，用量為理論量的100％到200％之間，在20℃到150℃之間進行氟化反應(yīng)；
(4)沉降完成后，將沉淀物過濾、洗滌，在50～250℃下干燥；本發(fā)明方法中，為保證反應(yīng)完全、降低多余水份揮發(fā)量、節(jié)約能源，所述的步驟(1)中的優(yōu)選加水量為稀土氧化物重量的0.2到0.5倍。
本發(fā)明方法中，所述的步驟(2)中加熱溫度優(yōu)選為100℃～170℃，優(yōu)選保溫時間為1到5小時。
本發(fā)明方法中，為加快氟化速度，所述的步驟(3)中氫氟反應(yīng)酸濃度優(yōu)選為10％～30％，同時，氟化過程中可采用攪拌進行混合，提高液固反應(yīng)均勻度。
本發(fā)明方法中，為保證氟化完全和降低氫氟酸用量，所述的步驟(3)中氫氟酸優(yōu)選加量按理論添加量的105％～120％添加。
本發(fā)明方法中，為避免氟化過程中對反應(yīng)設(shè)備的腐蝕，提高設(shè)備的防腐壽命，所述的步驟(3)中氟化反應(yīng)優(yōu)選的溫度在30℃～90℃之間。
本發(fā)明方法中，所述的步驟(4)中，所述干燥的優(yōu)選溫度為120℃～200℃。
本發(fā)明所述稀土氧化物為La2O3、Pr7O11、Ce2O3、Nd2O3、Sm2O3、Eu2O3、Gd2O3、Tb4O7、Dy2O3、Ho2O3、Er2O3、Tm2O3、Yb2O3、Lu2O3、YO3、和Sc2O3中的一種或兩種以上的復(fù)合物。所述的稀土氧化物優(yōu)選為La2O3、Nd2O3、以及La2O3和Nd2O3復(fù)合氧化物。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點由于本發(fā)明采用稀土氧化物直接與水反應(yīng)生成稀土氫氧化物粉末，再將稀土氫氧化物粉末與氫氟酸進行固液反應(yīng)，使得本發(fā)明化工原材料及工藝流程簡單，容易過濾洗滌，操作強度低，產(chǎn)能大，含氟廢水排放量少，容易處理，合成設(shè)備簡單，防腐要求低，投資少，成本低。
圖2和圖3為中間產(chǎn)品氫氧化鑭和氟化鑭產(chǎn)品電子掃描電鏡照片，由圖可以看出經(jīng)氫氧化鑭制備的氟化鑭粒度較大，其沉降過濾性能優(yōu)良。


圖1為本發(fā)明方法的流程圖。
圖2為中間產(chǎn)品氫氧化鑭電子掃描電鏡照片。
圖3為氟化鑭產(chǎn)品電子掃描電鏡照片。
具體實施例方式
通過下列實施例對本發(fā)明進行進一步闡述，但不是對本發(fā)明的范圍作限制。對比例采用商品氧化鑭為原料，按理論量的200％加入濃度為5％、10％、15％、20％、25％、30％和35％的氫氟酸，在100℃下恒溫反應(yīng)5小時，沉降、過濾，用去離子水洗滌濾餅，在130℃下將濾餅干燥后，進行化學(xué)成分檢測，證明成分仍以氧化鑭為主，轉(zhuǎn)化率均小于5％。
表1 氧化鑭和氫氟酸直接反應(yīng)過程中氫氟酸濃度和轉(zhuǎn)化率關(guān)系

該例子表明，用氫氟酸直接和稀土氧化物反應(yīng)，稀土氧化物的轉(zhuǎn)化率很低，無法得到稀土氟化物。
實施例1采用商品氧化鑭為原料，按其重量的0.2倍加入水，混合攪拌后，于120℃加熱保溫反應(yīng)時間8小時，獲得氫氧化鑭粉末；取1公斤氫氧化鑭，按理論量的185％加入濃度為5％的氫氟酸，在150℃下恒溫反應(yīng)2小時，沉降、過濾，用去離子水洗滌濾餅，在130℃下將濾餅干燥。經(jīng)過XRD檢測，所得產(chǎn)物為氟化鑭，經(jīng)檢測轉(zhuǎn)化率大于99％。
實施例2采用商品氧化釹為原料，按其重量的0.9倍加入水，混合攪拌后，于250℃加熱反應(yīng)時間2小時，獲得氫氧化釹粉末；取1公斤氫氧化釹與濃度35％的氫氟酸按理論量120％反應(yīng)，于40℃恒溫反應(yīng)2小時，沉降、過濾，用清水洗滌濾餅，濾餅于250℃烘干。經(jīng)過XRD檢測，所得產(chǎn)物為氟化釹，經(jīng)過化學(xué)檢測，轉(zhuǎn)化率大于99％。
實施例3采用氧化釹和氧化鑭按各50％的比例混合物為原料，按其重量的0.5倍加入水，混合攪拌后，于50℃加熱保溫時間5小時，獲得氫氧化鑭釹粉末；取氫氧化鑭釹與濃度15％的氫氟酸按理論量105％反應(yīng)，于40℃恒溫反應(yīng)2小時，沉降、過濾，用清水洗滌濾餅，濾餅于130℃烘干。經(jīng)過化學(xué)檢測，轉(zhuǎn)化率大于99％。
權(quán)利要求
1.一種從稀土氧化物制備稀土氟化物的方法，其特征在于它包括以下步驟(1)向稀土氧化物中加入重量為稀土氧化物重量的0.15到1倍的水，并攪拌混合均勻；(2)將混合物加熱至30℃到250℃之間，并保溫1至8小時，得到稀土氫氧化物粉末；(3)向混合物中加入濃度為2％到40％的氫氟酸，在20℃到150℃之間進行氟化反應(yīng)，氫氟酸的量在理論量的100％至200％之間；(4)將沉淀物沉降、過濾、洗滌，在50～250℃下干燥，得到稀土氟化物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種從稀土氧化物制備稀土氟化物的方法，其特征在于加入水的重量為稀土氧化物重量的0.2到0.5倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種從稀土氧化物制備稀土氟化物的方法，其特征在于將稀土氧化物與水的混合物加熱溫度為100℃到170℃，保溫時間為1小時到5小時。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種從稀土氧化物制備稀土氟化物的方法，其特征在于向混合物中加入氫氟酸濃度在10％到30％之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種從稀土氧化物制備稀土氟化物的方法，其特征在于氫氟酸加入量為理論量的105％到120％。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種從稀土氧化物制備稀土氟化物的方法，其特征在于氟化時的反應(yīng)溫度優(yōu)選在30℃到90℃之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種從稀土氧化物制備稀土氟化物的方法，其特征在于所述的干燥的溫度為120℃～200℃。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種從稀土氧化物制備稀土氟化物的方法，其特征在于所述稀土氧化物為La2O3、Pr7O11、Ce2O3、Nd2O3、Sm2O3、Eu2O3、Gd2O3、Tb4O7、Dy2O3、Ho2O3、Er2O3、Tm2O3、Yb2O3、Lu2O3、YO3、和Sc2O3中的一種或兩種以上的復(fù)合物。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種從稀土氧化物制備稀土氟化物的方法，其特征在于所述稀土氧化物為La2O3或Nd2O3或La2O3和Nd2O3復(fù)合氧化物。
全文摘要
一種從稀土氧化物制備稀土氟化物的方法，它包括以下步驟向稀土氧化物中加入重量為稀土氧化物重量的0.15到1倍的水，并攪拌混合均勻；將混合物加熱至 30℃到250℃之間，并保溫1至8小時，得到稀土氫氧化物粉末；向混合物中加入濃度為2％到40％的氫氟酸，在20℃到150℃之間進行氟化反應(yīng)，氫氟酸的量在理論量的100％至200％之間；將沉淀物沉降、過濾、洗滌，在50～250℃下干燥，得到稀土氟化物。本發(fā)明優(yōu)點由于本發(fā)明采用稀土氧化物直接與水反應(yīng)生成稀土氫氧化物粉末，再將稀土氫氧化物粉末與氫氟酸進行固液反應(yīng)，使得本發(fā)明化工原材料及工藝流程簡單，容易過濾洗滌，操作強度低，產(chǎn)能大，含氟廢水排放量少，容易處理，合成設(shè)備簡單，防腐要求低，投資少，成本低。
文檔編號C01B9/00GK1907859SQ20051008895
公開日2007年2月7日 申請日期2005年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月3日
發(fā)明者龍志奇, 崔大立, 李明來, 朱兆武, 趙娜, 魚志堅, 王東輝, 黃小衛(wèi), 李紅衛(wèi) 申請人:北京有色金屬研究總院, 有研稀土新材料股份有限公司