从混合稀土中分离二氧化铈的新方法

摘要

用臭氧气体氧化稀土精矿硫酸焙烧水浸液，氧化可使铈离子变成更高价态而水解沉淀，从而与其它稀土离子分离，所得沉淀经过滤、水洗、干燥后于900℃高温灼烧后便可得到纯度为95％以上的二氧化铈，收率高于99％，少铈稀土中Ce/Re＜0.5％。

说明书

mat="original" lang="zh">

本发明属湿法冶金技术领域。

众所周知，金属铈及其氧化物在工业生产中有重要的用途。但是，由于稀土元素以混合稀土的形式存在于矿物原料之中，要从中得到纯度较高的铈或铈的氧化物必须经过复杂的分离提纯手段，未分离完全的少量铈往往做为一种杂质元素，严重影响其余稀土化合物的纯度及使用范围。在本发明之前，国内外用于分离提纯铈的方法可从下列文献中找到：

1、刘泽正等，稀土（1），1，1983.

2、罗振华等，第四次全国稀土化学与湿法冶金学术会议论文摘要汇编，上册        2-18-1

3、甘肃稀土公司档案室，低品位氧化铈生产技术

4、稀土编写组，稀土，（上）（冶金工业出版社）315-328，522-533（1978）

5、Campbell，D.O.J.Inory        and        Nucl        Chem.35.（1）3911-19，1973.

从上述文献所提供的已有生产技术来看，主要有溶剂（P₅₀₇等）萃取分离法和高锰酸钾氧化草酸还原分离法实际用于工业生产，前者由于有机溶剂价格昂贵，工业实施设备复杂而使产品成本太高，后者方法中使用的高锰酸钾和草酸等试剂价格仍较高。后处理复杂并且分离效果不理想，使铈的收率偏低。纯度不高。本发明的目的是为工业生产提供一种成本较低，操作简便，铈的收率和产品纯度较高并且分离后铈的残留量小的分离方法。

本发明直接用稀土精矿的硫酸焙烧水浸液作为原料，进行臭氧氧化分离，分离过程中用加入氢氧化稀土固体的办法术控制溶液的PH值。使料液中99%的铈可以被有效分离。所得产品二氧化铈纯度在95%以上，分离后少铈稀土中铈含量小于0.5%，其效果好于任一种已有技术中所报道的方法，而且所用试剂成本较低，处理过程简单，不会引入新的杂质，所用设备简单，臭氧氧化装置可做成任一规格。因而，使用本发明的方法从混合稀土中分离二氧化铈，突出的特点是：方法简便，分离彻底，原料易得，成本较低，经济效益显著。

本发明的实施过程如下：

1、料液处理过程：

将稀土精矿加浓硫酸焙烧后的水浸液，加入混合稀土的氢氧化物固体（如以Re代表稀土金属离子，则混合稀土的氢氧化物固体组成为：Re（OH）₃·nH₂O），使料液的PH值为4-6之间，加入适当硫酸盐（可为K₂SO₄，Na₂SO₄，（NH₄）₂SO₄，MgSO₄等）使料液中的硫酸根浓度和稀土离子的浓度比值为：[SO2-₄]/[Re³⁺]大于1.6，溶液中的稀土金属含量以Re₂O₃计为每升50g以内。

2、臭氧氧化过程：

将上述料液置于一大小合适的容器中，在不断搅拌下通入臭氧气体，料液中唯有铈离子发生如下反应：

当反应完全后，将溶液过滤，沉淀为Ce（OH）₂SO₄，滤液可做为其它稀土离子分离用原料，在本臭氧氧化过程中，需加热以使料液温度为40-90℃。

3、将Ce（OH）₂SO₄转化为产品CeO₂

将上述过滤后所得Ce（OH）₂SO₄经水洗干燥后，在高于850℃下灼烧，即得产品CeO₂。

本发明有一个实施例如下：

量取稀土精矿硫酸焙烧水浸液1000ml（含Re₂O₃32克），调节使SO2-₄浓度与Re³⁺浓度比值大于1.6，加入混合稀土氢氧化物控制反应过程中的PH值为4-6，加热溶液，在搅拌下通入臭氧气体氧化，氧化七小时后取少量反应液离心，当清液中检查不出有铈离子时，将反应液过滤，沉淀经水洗干燥后，置于高温炉中于900℃灼烧一小时，即可得二氧化铈23.1克，纯度≥95%，铈的回收率为99%，少铈稀土中铈含量＜0.5%。