[发明专利]一种大颗粒稀土碳酸盐及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种大颗粒稀土碳酸盐及其制备方法与应用，属于具有特殊物理性质的稀土粉体材料及其制备技术领域。

背景技术

稀土元素具有特殊的化学性质，作为添加剂在工业应用中起着非常重要的作用，素有“工业味精”之称。随着科学技术的不断发展，当前一些高科技领域也对稀土材料提出了一些特殊的性质要求，除了纯度高之外还表现在一些物理性质方面，如粒径大小、颗粒形状、分散性、流动性等。如陶瓷材料、荧光材料、抛光材料、电子材料、光学玻璃、磁性材料、催化剂等领域，都分别对稀土材料有不同的物性要求。例如，玻璃和装饰品用到的抛光粉需要粒径大、密度大、颗粒形状均匀的稀土氧化物粉体；电解制备稀土金属时，大粒径、高密度低比表面积的氧化物有利于电解反应进行，并减少车间粉尘；玻璃工业中，为提高折射率，降低色散，提高玻璃的抗化学腐蚀性，也用到了中心粒径D50在50μm以上的大颗粒氧化镧粉体。近年来，稀土碳酸盐的应用也越来越广泛，如碳酸镧用于药品，大颗粒碳酸铈应用于抛光粉和催化剂技术领域等。

然而一般湿法制备的稀土碳酸盐是无定型沉淀，颗粒细小，不易过滤和洗涤，造成杂质含量高，影响使用，也不能满足一些需要应用大颗粒稀土碳酸盐的场合。中国专利CN1070166公开了一种制备碳酸稀土的新方法，稀土料液加入到固体碳酸氢铵中，通过改变操作方法和控制反应溶液的温度及pH值,达到所制备的碳酸稀土沉淀颗粒大,杂质少的目的，未公开颗粒大小。中国专利CN1094380，公开了一种制备碳酸稀土的工艺方法，以硫酸稀土水溶液为原料液，以碳酸氢铵为沉淀剂进行沉淀，需要加入作为晶种的固体碳酸稀土，沉淀颗粒大易于过滤，也未公开颗粒大小。中国专利CN102583493A公开了一种大颗粒富Ce氧化稀土的制备方法，在低酸度的稀土溶液中加入富Ce碳酸盐晶种，再用碳酸氢铵沉淀，得到大颗粒富Ce氧化稀土，D50在30～40μm。中国专利CN101381092公开了一种大粒度、大比表面球形氧化钇的制备方法，其制备步骤是将钇的无机盐溶液与碳酸氢铵水溶液直接反应,生成含碳酸钇的浆液,而后加入一定量的可溶性铵盐,再将浆液静置陈化后,过滤、洗涤和煅烧,即可制得粒度D50在20-100μm之间,比表面积在10-100m²/g之间可控的球形氧化钇，加入可溶性铵盐达到调控合成氧化钇粉体的粒度和比表面积大小的目的。中国专利CN101049952A公开了高松装密度、低比表面积稀土氧化物粉体及其制备方法，含稀土的盐溶液中加入添加剂，再加入含碳酸根离子的沉淀剂，最后得到稀土氧化物的松装密度为1.8～2.2g/cm³、比表面积小于3g/m²、体积中心粒径D50大于20μm。

这些公开的方法，大部分使用碳酸氢铵为沉淀剂，有的还需要加入晶种或铵盐等其它物质。碳酸氢铵和铵盐会产生大量氨氮废水，给环保达标处理带来极大困难，更增加了生产成本；而加入晶种的方法，首先要获得晶型较好的晶种，但是碳酸稀土的晶种也并不容易制得，且沉淀过程不易控制。碳酸盐沉淀晶型不好，容易夹带杂质，导致产品杂质含量偏高，特别是非稀土杂质如钙、氯离子等含量偏高。

发明内容

本发明的目的是提供一种大颗粒稀土碳酸盐及其制备方法与应用。本发明大颗粒稀土碳酸盐，为球形颗粒，中心粒径D50为60～202μm，颗粒分布均匀，流动性佳。本发明大颗粒稀土碳酸盐制备方法操作简单易控，无环境污染；因颗粒较大且为球形，沉淀易过滤、洗涤，不易夹带杂质，所以杂质含量低，可用于制备成4N以上高纯大颗粒稀土碳酸盐产品，碳酸盐可进一步加工制备得到大颗粒稀土氧化物；且成本低，易于实现工业化生产。

本发明采用的技术方案包含如下：

本发明提供的一种大颗粒稀土碳酸盐，中心粒径D50为60～202μm，颗粒为球形，粒度分布均匀，流动性好。

本发明所述稀土碳酸盐是指稀土元素La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y中一种或二种以上稀土元素的碳酸盐。

本发明大颗粒稀土碳酸盐的制备方法，包括在搅拌状态下，将碳酸盐沉淀剂加入到稀土料液中，控制沉淀终点pH值，得到稀土碳酸盐沉淀，经陈化，过滤、洗涤、干燥后得到球形大颗粒稀土碳酸盐，其关键在于沉淀前在稀土料液中添加了高分子分散剂PAA和/或PVA。这两种高分子分散剂，一般应用于制备超细粉体起分散作用，而本发明用其制备出了大颗粒稀土碳酸盐，起到了意料不到的效果。

本发明优选方案之一，所述高分子分散剂质量用量为按稀土料液体积计0.01～1g/L。