硫酸稀土鹽及制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種通過碳酸稀土鹽制備水溶性好的硫酸稀土鹽，其特征是外觀為粉末狀無嗅晶體，化學(xué)式為 RE2(SO4)3.nH20，溶于水和酸，溶液清亮，在水中的溶解度隨溫度的升高而下降，在硫酸溶液中的溶解度隨酸度的升高而降低，其制備方法為將碳酸稀土鹽加入硫酸溶液中酸溶、過濾除雜、結(jié)晶、漂洗脫水、烘烤步驟，本發(fā)明工藝流程簡潔，酸溶酸度低，余酸低，設(shè)備腐蝕小，無環(huán)境污染且產(chǎn)品收率高，成本低；制備的硫酸稀土鹽水溶性好。
【專利說明】硫酸稀土鹽及制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種稀土產(chǎn)品及制備方法，具體地說是一種硫酸稀土鹽及制備方法，特別是涉及一種通過碳酸稀土鹽制備水溶性好的硫酸稀土鹽及制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]稀土是一組同時具有電、磁、光、超導(dǎo)、催化以及生物等多種特性的新型功能材料，是信息技術(shù)、生物技術(shù)、新材料、新能源技術(shù)等高【技術(shù)領(lǐng)域】和國防建設(shè)的重要基礎(chǔ)材料，同時也對改造某些傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，如農(nóng)業(yè)、化工、建材等起著重要作用。稀土用途廣泛，可以使用稀土的功能材料種類繁多，正在形成一個規(guī)模宏大的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)群，有著十分廣闊的市場前景和極為重要的戰(zhàn)略意義，有“工業(yè)維生素”的美稱。硫酸稀土主要用在防腐劑、實(shí)驗室試劑、有機(jī)中間體、精細(xì)化學(xué)品、催化助劑、生物制藥等。
[0003]目前硫酸稀土鹽的制備，申請?zhí)枮?00810150416.6的專利申請公開了一種無水硫酸高鈰的制備方法，它以Ce (OH) 4為原料，用9.lmol/L?9.2mol/L的硫酸溶解氫氧化鈰，控制溶解溫度為70°0?80°0，稀土濃度為1.05 mol/L?1.16mol/L，余酸4.4 mol/L?4.6mol/L，啟動攪拌使之完全溶解，過濾，取濾液于反應(yīng)器中邊加熱，邊攪拌，使之濃縮至析出硫酸高鈰晶體，離心烘烤得無水粉末狀硫酸高鈰。該制備方法的酸溶酸度高，余酸高，對設(shè)備有一定的腐蝕性，且該工藝制備的硫酸高鈰水溶性不好，且收率低，成本較高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種通過碳酸稀土鹽制備水溶性好的硫酸稀土鹽及制備方法。
[0005]本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)其發(fā)明目的的，一種硫酸稀土鹽，外觀為粉末狀無嗅晶體，化學(xué)式為RE2 (SO4) 3- ηΗ20，室溫下η為3?9，溶于水和酸，溶液清亮，在水中的溶解度隨溫度的升高而下降，在硫酸溶液中的溶解度隨酸度的升高而降低。
[0006]一種硫酸稀土鹽，外觀為粉末狀無嗅晶體，化學(xué)式為RE2 (SO4) 3- ηΗ20，室溫下η小于0.5，溶于水和酸，溶液清亮，在水中的溶解度隨溫度的升高而下降，在硫酸溶液中的溶解度隨酸度的升高而降低。
[0007]一種硫酸稀土鹽的制備方法，它包括下列步驟:
⑴在搪瓷反應(yīng)罐中配制濃度為0.5mol/L?2.0moI/L的硫酸溶液，冷卻至30°C?35°C ；將碳酸稀土鹽緩慢加入已配制的硫酸溶液中進(jìn)行酸溶，溶解溫度30°C?70°C，得到硫酸稀土溶液，至所述溶液的pH值3.5?4.0 ;
⑵將步驟(I)所得硫酸稀土溶液過濾除雜，得到清亮的硫酸稀土溶液，用稀硫酸調(diào)pH值至1.5?2 ;
⑶將步驟⑵所得清亮的硫酸稀土溶液攪拌加熱煮沸，使晶體析出，至母液中的稀土濃度小于10g/L ；
⑷將步驟⑶所得晶體混合溶液置于過濾器中過濾，所得晶體用近沸的去離子水漂洗，真空抽濾得到硫酸稀土鹽；
(5)將步驟⑷得到的硫酸稀土鹽用離心機(jī)脫水，得到含3?9個結(jié)晶水的硫酸稀土鹽。
[0008]本發(fā)明在步驟(5)中，將含3?9個結(jié)晶水的硫酸稀土鹽在150°C?260°C溫度下烘烤，得到無水硫酸稀土鹽。
[0009]本發(fā)明在步驟⑴中，所述硫酸溶液的優(yōu)選濃度為1.0mol/L?1.5mol/L。
[0010]由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明較好的實(shí)現(xiàn)了發(fā)明目的，工藝流程簡潔，酸溶酸度低，余酸低，設(shè)備腐蝕小，無環(huán)境污染且產(chǎn)品收率高，成本低；制備的硫酸稀土鹽水溶性好。

【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0012]實(shí)施例1:
一種硫酸稀土鹽，外觀為粉末狀無嗅晶體，化學(xué)式為RE2(SO4)3.ηΗ20，室溫下η為3?9，溶于水和酸，溶液清亮，在水中的溶解度隨溫度的升高而下降，在硫酸溶液中的溶解度隨酸度的升高而降低。
[0013]一種硫酸稀土鹽的制備方法，它包括下列步驟:
⑴在搪瓷反應(yīng)罐中配制濃度為0.5mol/L?2.0mol/L的硫酸溶液，冷卻至30°C?35°C ；將碳酸稀土鹽緩慢加入已配制的硫酸溶液中進(jìn)行酸溶，溶解溫度30°C?70°C，得到硫酸稀土溶液，至所述溶液的pH值3.5?4.0 ;
⑵將步驟(I)所得硫酸稀土溶液過濾除雜，得到清亮的硫酸稀土溶液，用稀硫酸調(diào)pH值至1.5?2 ;
⑶將步驟⑵所得清亮的硫酸稀土溶液攪拌加熱煮沸，使晶體析出，至母液中的稀土濃度小于10g/L ；
⑷將步驟⑶所得晶體混合溶液置于過濾器中過濾，所得晶體用近沸的去離子水漂洗，真空抽濾得到硫酸稀土鹽；
(5)將步驟⑷得到的硫酸稀土鹽用離心機(jī)脫水，得到含3?9個結(jié)晶水的硫酸稀土鹽。
[0014]本實(shí)施例配制0.6mol/L的硫酸溶液2000L，冷卻至30°C，邊攪拌邊將298 kg TREO為43.5 %的碳酸鑭加入硫酸溶液中溶解完全，溶解過程控制溶解溫度55 °C，至溶液的pH值
3.5，此時，溶液中稀土的濃度為0.37mol/L ;將溶液過濾除雜，用稀硫酸調(diào)pH值至2，得到清亮的硫酸稀土溶液2150L ;將清亮的硫酸稀土溶液攪拌加熱煮沸，使晶體析出，至母液中的稀土濃度為5g/L，得1850L料漿；為防止晶體溶解，提高直收率，將料漿快速過濾，用近沸的去離子水漂洗，真空抽濾得硫酸鑭，濾液用碳酸鈉沉淀得到碳酸鑭，作制備其它稀土鹽或氧化鑭的原料；將硫酸鑭用離心機(jī)脫水，得到含結(jié)晶水的硫酸鑭289.5 kg, TREO = 42.5 %，直收率為94.91 % ο
[0015]制備的硫酸鑭外觀為粉末狀無嗅晶體，溶于水和酸，溶液清亮，在水中的溶解度隨溫度的升高而下降，在硫酸溶液中的溶解度隨酸度的升高而降低。
[0016]實(shí)施例2:
一種硫酸稀土鹽，外觀為粉末狀無嗅晶體，化學(xué)式為RE2 (SO4)3.ηΗ20，室溫下η小于
0.5，溶于水和酸，溶液清亮，在水中的溶解度隨溫度的升高而下降，在硫酸溶液中的溶解度隨酸度的升高而降低。
[0017]在步驟(5)中，將含3?9個結(jié)晶水的硫酸稀土鹽在150°C?260°C溫度下烘烤，得到無水硫酸稀土鹽。
[0018]RE2 (SO4) 3- ηΗ20 — RE2 (SO4) 3+ nH20 (150°C ?260 °C )
本實(shí)施例制備的無水硫酸稀土鹽受熱分解，控制分解溫度和時間，可得到難溶于水的堿式硫酸稀土鹽或稀土氧化物。
[0019]RE2 (SO4) 3一 RE 202S04+ 2S02 ? +0 2 ? (855 °C ?946 °C )
RE2O2SO4^ RE 203+ SO2 ? +1/20 2 ?(1090°C?1250°C )
其中硫酸鈰分解為氧化鈰的分解溫度為919°C。
[0020]本實(shí)施例對實(shí)施例1制備的含結(jié)晶水的硫酸鑭在200°C溫度下烘烤脫結(jié)晶水，得到無水硫酸鑭 214.3 kg, TREO = 57.4 %。
[0021]本實(shí)施例制備的硫酸鑭外觀為粉末狀無嗅晶體，溶于水和酸，溶液清亮，在水中的溶解度隨溫度的升高而下降，在硫酸溶液中的溶解度隨酸度的升高而降低。所述硫酸鑭在水中的溶解度(單位:g/100gH20)，20°C時為3.8g，40°C時為1.5g。
[0022]余同實(shí)施例1。
[0023]實(shí)施例3:
本發(fā)明在步驟⑴中，所述硫酸溶液的優(yōu)選濃度為1.0mol/L?1.5mol/Lo
[0024]本實(shí)施例配制1.0mol/L的硫酸溶液2000L，冷卻至30°C，邊攪拌邊將500 kg TREO為43.5 %的碳酸鑭加入硫酸溶液中溶解完全，溶解過程控制溶解溫度65°C，至溶液的pH值
4.0，此時，溶液中稀土的濃度為0.61mol/L ;將溶液過濾除雜，用稀硫酸調(diào)pH值至2，得到清亮的硫酸稀土溶液2200L ;將清亮的硫酸稀土溶液攪拌加熱煮沸，使晶體析出，至母液中的稀土濃度為7g/L，得2000L料漿；為防止晶體溶解，提高直收率，將料漿快速過濾，用近沸的去離子水漂洗，真空抽濾得硫酸鑭，濾液用碳酸鈉沉淀得到碳酸鑭，作制備其它稀土鹽或氧化鑭的原料；將硫酸鑭用離心機(jī)脫水，得到含結(jié)晶水的硫酸鑭460.4 kg, TREO = 44.5 % ;然后在在200°C溫度下烘烤脫結(jié)晶水，得到無水硫酸鑭357.1 kg, TREO = 57.37 %，直收率為
94.19 %。
[0025]余同實(shí)施例1、2。
[0026]實(shí)施例4:
本實(shí)施例配制1.48mol/L的硫酸溶液1350L，冷卻至30°C，邊攪拌邊將500 kg TREO為43.5 %的碳酸鑭加入硫酸溶液中溶解完全，溶解過程控制溶解溫度50°C，至溶液的pH值3.5，此時，溶液中稀土的濃度為0.83mol/L ;將溶液過濾除雜，用稀硫酸調(diào)pH值至2，得到清亮的硫酸稀土溶液1600L ;將清亮的硫酸稀土溶液攪拌加熱煮沸，使晶體析出，至母液中的稀土濃度為8g/L，得1400L料漿；為防止晶體溶解，提高直收率，將料漿快速過濾，用近沸的去離子水漂洗，真空抽濾得硫酸鑭，濾液用碳酸鈉沉淀得到碳酸鑭，作制備其它稀土鹽或氧化鑭的原料；將硫酸鑭用離心機(jī)脫水，得到含結(jié)晶水的硫酸鑭443.2 kg,TREO = 46.4 % ；然后在在200°C溫度下烘烤脫結(jié)晶水，得到無水硫酸鑭357.6 kg, TREO = 57.5 %，直收率為
94.54 % ο
[0027]余同實(shí)施例1、2。
[0028]實(shí)施例5:
本實(shí)施例配制2.0mol/L的硫酸溶液1000L，冷卻至30°C，邊攪拌邊將460 kg TREO為49.9 %的碳酸鈰加入硫酸溶液中溶解完全，溶解過程控制溶解溫度38°C，至溶液的pH值3.5，此時，溶液中稀土的濃度為1.lmol/L ;將溶液過濾除雜，用稀硫酸調(diào)pH值至2，得到清亮的硫酸稀土溶液1200L ;將清亮的硫酸稀土溶液攪拌加熱煮沸，使晶體析出，至母液中的稀土濃度為10g/L，得950L料漿；為防止晶體溶解，提高直收率，將料漿快速過濾，用近沸的去離子水漂洗，真空抽濾得硫酸鈰，濾液用碳酸鈉沉淀得到碳酸鈰，作制備其它稀土鹽或氧化鈰的原料；將硫酸鈰用離心機(jī)脫水，得到含結(jié)晶水的硫酸鈰470.1 kg, TREO = 46.8 % ;然后在在180°C溫度下烘烤脫結(jié)晶水，得到無水硫酸鈰382.62 kg, TREO = 57.5 %，直收率為
95.85 % ο
[0029]本實(shí)施例制備的硫酸鈰外觀為粉末狀無嗅晶體，溶于水和酸，溶液清亮，在水中的溶解度隨溫度的升高而下降，在硫酸溶液中的溶解度隨酸度的升高而降低。所述硫酸鈰在水中的溶解度(單位:g/100gH20)，20°C時為23.8g，40°C時為10.3g。
[0030]余同實(shí)施例1。
[0031]實(shí)施例6:
本實(shí)施例配制1.2mol/L的硫酸溶液2000L，冷卻至30°C，邊攪拌邊將630 kg TREO為46.0 %的碳酸釓加入硫酸溶液中溶解完全，溶解過程控制溶解溫度45°C，至溶液的pH值3.5，此時，溶液中稀土的濃度為0.72mol/L ;將溶液過濾除雜，用稀硫酸調(diào)pH值至2，得到清亮的硫酸稀土溶液2200L ;將清亮的硫酸稀土溶液攪拌加熱煮沸，使晶體析出，至母液中的稀土濃度為6.lg/L，得2000L料漿；為防止晶體溶解，提高直收率，將料漿快速過濾，用近沸的去離子水漂洗，真空抽濾得硫酸釓，濾液用碳酸鈉沉淀得到碳酸釓，作制備其它稀土鹽或氧化釓的原料；將硫酸釓用離心機(jī)脫水，得到含結(jié)晶水的硫酸釓620 kg, TREO = 44.5 % ；然后在在200°C溫度下烘烤脫結(jié)晶水，得到無水硫酸釓459.1 kg, TREO = 60.1 %，直收率為
95.21 % ο
[0032]本實(shí)施例制備的硫酸釓?fù)庥^為粉末狀無嗅晶體，溶于水和酸，溶液清亮，在水中的溶解度隨溫度的升高而下降，在硫酸溶液中的溶解度隨酸度的升高而降低。所述硫酸釓在水中的溶解度(單位:g/100gH20)，20°C時為2.87g，40°C時為2.19g。
[0033]余同實(shí)施例1。
[0034]實(shí)施例7:
本實(shí)施例配制2.0mol/L的硫酸溶液1500L，冷卻至30°C，邊攪拌邊將790 kg TREO為46.0 %的碳酸釓加入硫酸溶液中溶解完全，溶解過程控制溶解溫度45°C，至溶液的pH值
3.9，此時，溶液中稀土的濃度為1.14mol/L ;將溶液過濾除雜，用稀硫酸調(diào)pH值至2，得到清亮的硫酸稀土溶液1750L ;將清亮的硫酸稀土溶液攪拌加熱煮沸，使晶體析出，至母液中的稀土濃度為9.5g/L，得1550L料漿；為防止晶體溶解，提高直收率，將料漿快速過濾，用近沸的去離子水漂洗，真空抽濾得硫酸釓，濾液用碳酸鈉沉淀得到碳酸釓，作制備其它稀土鹽或氧化釓的原料；將硫酸釓用離心機(jī)脫水，得到含結(jié)晶水的硫酸釓755.3 kg,TREO = 45.9 % ；然后在在200°C溫度下烘烤脫結(jié)晶水，得到無水硫酸釓576.9 kg, TREO = 60.09 %，直收率為 95.39 %。
[0035]余同實(shí)施例1、6。
[0036]實(shí)施例8:
本實(shí)施例配制1.5mol/L的硫酸溶液1770L，冷卻至30°C，邊攪拌邊將500 kg TREO為40.0 %的碳酸釔加入硫酸溶液中溶解完全，溶解過程控制溶解溫度40°C，至溶液的pH值
4.0，此時，溶液中稀土的濃度為0.87mol/L ;將溶液過濾除雜，用稀硫酸調(diào)pH值至2，得到清亮的硫酸稀土溶液2020L ;將清亮的硫酸稀土溶液攪拌加熱煮沸，使晶體析出，至母液中的稀土濃度為9.5g/L，得1700L料漿；為防止晶體溶解，提高直收率，將料漿快速過濾，用近沸的去離子水漂洗，真空抽濾得硫酸釔，濾液用碳酸鈉沉淀得到碳酸釔，作制備其它稀土鹽或氧化釔的原料；將硫酸釔用離心機(jī)脫水，得到含結(jié)晶水的硫酸釔550.5 kg, TREO = 34.33% ;然后在在200°C溫度下烘烤脫結(jié)晶水，得到無水硫酸釔396.98 kg, TREO = 47.51 %。直收率為94.30 % ο
[0037]本實(shí)施例制備的硫酸釔外觀為粉末狀無嗅晶體，溶于水和酸，溶液清亮，在水中的溶解度隨溫度的升高而下降，在硫酸溶液中的溶解度隨酸度的升高而降低。所述硫酸釔在水中的溶解度(單位:g/100gH20)，20°C時為9.76g，40°C時為4.90g。
[0038]余同實(shí)施例1。
【權(quán)利要求】
1.一種硫酸稀土鹽，其特征是外觀為粉末狀無嗅晶體，化學(xué)式為RE 2 (SO4) 3.ηΗ20，室溫下η為3?9，溶于水和酸，溶液清亮，在水中的溶解度隨溫度的升高而下降，在硫酸溶液中的溶解度隨酸度的升高而降低。
2.一種硫酸稀土鹽，其特征是外觀為粉末狀無嗅晶體，化學(xué)式為RE 2 (SO4) 3- ηΗ20，室溫下η小于0.5，溶于水和酸，溶液清亮，在水中的溶解度隨溫度的升高而下降，在硫酸溶液中的溶解度隨酸度的升高而降低。
3.—種硫酸稀土鹽的制備方法，其特征是它包括下列步驟: ⑴在搪瓷反應(yīng)罐中配制濃度為0.5mol/L?2.0moI/L的硫酸溶液，冷卻至30°C?35°C ；將碳酸稀土鹽緩慢加入已配制的硫酸溶液中進(jìn)行酸溶，溶解溫度30°C?70°C，得到硫酸稀土溶液，至所述溶液的pH值3.5?4.0 ; ⑵將步驟(I)所得硫酸稀土溶液過濾除雜，得到清亮的硫酸稀土溶液，用稀硫酸調(diào)pH值至1.5?2 ; ⑶將步驟⑵所得清亮的硫酸稀土溶液攪拌加熱煮沸，使晶體析出，至母液中的稀土濃度小于10g/L ； ⑷將步驟⑶所得晶體混合溶液置于過濾器中過濾，所得晶體用近沸的去離子水漂洗，真空抽濾得到硫酸稀土鹽； (5)將步驟⑷得到的硫酸稀土鹽用離心機(jī)脫水，得到含3?9個結(jié)晶水的硫酸稀土鹽。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述硫酸稀土鹽的制備方法，其特征是在步驟(5)中，將含3?9個結(jié)晶水的硫酸稀土鹽在150°C?260°C溫度下烘烤，得到無水硫酸稀土鹽。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述硫酸稀土鹽的制備方法，其特征是在步驟⑴中，所述硫酸溶液的優(yōu)選濃度為1.0moI/L?1.5mol/Lo
【文檔編號】C01F17/00GK104445342SQ201410678802
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月24日
【發(fā)明者】陳月華, 任萍, 朱焱, 許鴿鳴, 肖勇, 崔小震 申請人:益陽鴻源稀土有限責(zé)任公司