江西有色金属  1999, Vol. 13 Issue (3): 40-42
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氯化轻稀土的草酸沉淀与实践[PDF全文]
王国海     
赣州有色冶金研究所, 赣州 341000
摘要:介绍了轻稀土萃取分离后的单一产品LaCl3、PrCl3、NdCl3料液在草酸沉淀时, 由直接加入固体草酸改为加入草酸溶液, 降低了草酸用量, 叙述了沉淀方法在生产实践中的运用。
关键词氯化轻稀土    沉淀    草酸    
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0 前言

在轻稀土萃取分离的生产过程中, 其单一产品LaCl3、PrCl3、NdCl3溶液需用沉淀剂沉淀。草酸沉淀法是目前工业上广泛应用的生产各种单一稀土氧化物的主要方法, 该法能将稀土与大多数非稀土元素分离, 具有较好的净化作用, 产品质量稳定, 稀土收率高。草酸稀土经洗涤、过滤、灼烧后, 获得氧化稀土。

用草酸沉淀稀土产品, 有直接加入固体草酸和加入草酸溶液, 在相同的沉淀条件下, 直接加入固体草酸, 草酸耗量相应较高, 加入比(REO :H2C2O4下同)均在1 : (1.30 ~ 1.40)以上, 其原因是产品沉淀中的氯化稀土将末被溶解的部分草酸较致密地包裹着而末完全反应, 而加入草酸溶液沉淀上述产品, 草酸加入比可降至1 :(1.25~ 1.30), 因此在较大规模的生产实践中, 采用加入草酸溶液沉淀稀土产品, 可降低生产成本, 具有一定的经济效益。

1 沉淀原理

在氯化稀土溶液中, 稀土与草酸反应, 生成难溶于水而微溶于酸的草酸稀土, 其反应式如下:

2RECl3 +3H2C2O4 +nH2O →RE2(C2O4)3 · nH2O +6HCl

其离解反应式为:

所生成的草酸盐均含有结晶水, 轻稀土沉淀其结晶水一般为10个。稀土草酸盐在盐酸介质中的溶解度较小, 且随体系中游离草酸浓度的增加而减少。在25 ℃时, 当体系的酸度在0.98mol/L, 草酸浓度为0.25mol/L, 每100g溶液中La、Pr、Nd的溶解度分别为0.0062g/L、0.0026g/L和0.0020g/L1

2 生产实践 2.1 料液性质

LaCl3、PrCl3、NdCl3料液其稀土浓度与酸度均不等, 批量料液分析结果见表 1

表 1 料液稀土浓度与酸度
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表 1可见, 料液的稀土浓度波动范围较大, LaCl3的酸度较底, 平均在0.02mol/L左右, PrCl3、NdCl3的酸度较高, 平均分别在3mol/L与1.5mol/L左右, 且随稀土浓度的增加而降低。

2.2 沉淀条件及结果

生产上, LaCl3料液直接常温沉淀, 草酸按1:1.25加入, 草酸在一定的容器里用热水溶解配成草酸水溶液; PrCl3料液沉淀前用氨水调至pH =2~ 3, 常温作业; NdCl3料液是萃取分离后的主要产品, 其稀土平均浓度在140g/L左右, 沉淀前需加入其体积的1/3 ~ 1/4的水进行稀释, 并以氨水调至pH =2 ~ 3加热至50~ 70℃。Pr、Nd的草酸加入比为1 : 1.30。各稀土溶液在充分搅拌的状态下, 缓慢加入草酸水溶液并继续搅拌20~ 30min, 静置澄清0.5h后, 取样化验上清液稀土浓度。各产品沉淀与比较结果见表 2

表 2 各产品沉淀与比较结果
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表 2可见, 加入草酸溶液沉淀稀土, 草酸加入比LaCl3在1: 1.25、PrCl3和NdCl3在1 : 1.30, 稀土沉淀均较完全, 达到上清液稀土浓度小于0.1g/ L的控制要求。在稀土料液浓度波动范围较大时, 控制好操作条件, 稀土能较好沉淀, 产品收率大于99%。

在其他条件相同的情况下, 直接加入固体草酸沉淀, 草酸加入比LaCl3需大于1 : 1.30, PrCl3、NdCl3为1 :1.40, 沉淀上清液稀土浓度才能达到小于0.1g/ L; 加入草酸溶液沉淀, 其加入量需一次性加足。否则, 当草酸加入比LaCl3小于1 : 1.25和PrCl3、NdCl3小于1 : 1.30时, 上清液稀土浓度达不到生产上控制要求, 仍需补加草酸, 这样草酸总用量均在LaCl3 1 : 1.30和PrCl3、NdCl31:1.40以上(见表 2)。

2.3 经济评估

按年产量250t氧化稀土产品计, 草酸用量比较结果见表 3

表 3 固体与液体草酸用量比较结果 t
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表 3可知, 加入固体草酸, 草酸加入比需在1 : (1.30~ 1.40);而加入溶液草酸, 草酸加入比则在1:(1.25~ 1.30), 仅此一项可节约草酸约19t。

3 结语

萃取分离轻稀土所得单一产品LaCl3、PeCl3、NdCl3的沉淀, 将草酸以溶液的形式加入, 产品沉淀完全, 颗粒均匀, 质量稳定。经洗涤、过滤、离心脱水, 在800~ 1000e温度下灼烧得氧化稀土产品, 在生产实践中, 节约了草酸用量, 降低了成本, 具有一定的经济效益和社会效益。

参考文献
[1]
徐光宪. 稀土[M]. (上册)第二版. 北京: 冶金工业出版社, 1995: 816-818.