一种氟化稀土的制备方法与流程

本发明涉及化工盐制备技术领域，具体涉及一种氟化稀土的制备方法。

背景技术：

氟化稀土传统生产工艺为湿法工艺，具体是在稀土化合物溶液中加入氟化物(如氢氟酸、氟化氢铵等)，将产生的沉淀物洗涤后干燥，制得氟化稀土。湿法工艺生产流程长，引入杂质多，成本较高，且产生大量含氟废水，环保处理成本高，另外在干燥过程中易产生氟氧稀土，影响产物纯度。因此，湿法生产氟化稀土工艺逐渐被干法生产工艺所取代。

现有干法生产工艺采用氟化氢气体作为氟化剂，具体是将氟化氢气体通入到氟化炉中，在高温条件下与稀土氧化物反应制备氟化稀土。干法生产氟化稀土具有工艺流程短、氟化率高、不易产生氟氧稀土、产物纯度高等优点，但需要在高温(一般高于600℃)条件下进行，而高温条件下耐氟化氢气体材料造价高，消耗快，加之氟化氢气体价格高，导致干法生产工艺成本较高。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种氟化稀土的制备方法，本发明提供的方法以碳酸稀土与氟化铵为原料，氟化反应需要的温度大大降低，同时，氟化铵腐蚀性较氟化氢低，所用设备造价低，生产成本低。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种氟化稀土的制备方法，包括以下步骤：

将碳酸稀土与氟化铵混合后进行氟化反应，之后升温去除剩余的氟化铵，得到氟化稀土；所述碳酸稀土与氟化铵的摩尔比为1：6～18。

优选地，所述碳酸稀土中所含稀土元素为镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钇和钪中的至少一种。

优选地，所述碳酸稀土为碳酸镧、碳酸镨钕和碳酸钇中的至少一种。

优选地，所述碳酸稀土与氟化铵的摩尔比为1：12～18。

优选地，所述氟化反应的温度为25～150℃，时间为1～5h。

优选地，所述氟化反应的温度为100～150℃，时间为3～5h。

优选地，所述去除剩余的氟化铵是在250～300℃条件下进行，保温时间为1～5h。

优选地，所述氟化稀土的制备过程在空气氛围中进行。

本发明提供了一种氟化稀土的制备方法，包括以下步骤：将碳酸稀土与氟化铵混合后进行氟化反应，之后升温去除剩余的氟化铵，得到氟化稀土；所述碳酸稀土与氟化铵的摩尔比为1：6～18。本发明提供的方法以碳酸稀土与氟化铵为原料，制备过程分为氟化过程和除杂过程两部分，首先是利用氟化铵将碳酸稀土氟化，之后利用氟化铵分解温度较低的特性，升温使剩余的氟化铵分解为气态物质挥发，进而达到杂质与产品分离的目的。与现有干法工艺相比，本发明提供的方法氟化反应需要的温度大大降低，同时，氟化铵腐蚀性较氟化氢低，所用设备造价低，且氟化铵分解产物易于回收利用，生产成本低。

附图说明

图1为实施例1制备的氟化镧的xrd图。

具体实施方式

本发明提供了一种氟化稀土的制备方法，包括以下步骤：

将碳酸稀土与氟化铵混合后进行氟化反应，之后升温去除剩余的氟化铵，得到氟化稀土；所述碳酸稀土与氟化铵的摩尔比为1：6～18。

在本发明中，若无特殊说明，本发明所用制备原料均为本领域熟知的市售商品。

本发明将碳酸稀土与氟化铵混合，得到混合物料。在本发明中，所述碳酸稀土中所含稀土元素优选为镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钇和钪中的至少一种。在本发明中，所述碳酸稀土优选为碳酸镧、碳酸镨钕和碳酸钇中的至少一种，更优选为碳酸镧、碳酸镨钕或碳酸钇。

在本发明中，所述碳酸稀土与氟化铵的摩尔比为1：6～18，优选为1：12～18。本发明对于所述碳酸稀土与氟化铵的混合方法没有特殊限定，能够实现二者均匀混合即可。本发明采用足量的氟化铵，是为了保证碳酸稀土充分氟化，防止氟化铵挥发导致氟化试剂不足。

得到混合物料后，本发明将所述混合物料进行氟化反应。在本发明中，所述氟化反应的温度优选为25～150℃，更优选为100～150℃；时间优选为1～5h，更优选为3～5h。本发明采用氟化铵作为氟化剂，其能够与碳酸稀土在较低温度下进行氟化反应；本发明优选将所述混合物料置于白玉坩埚内，然后将盛放有混合物料的白玉坩埚置于马弗炉中，在上述温度条件下进行氟化反应。

在本发明中，所述氟化反应完成后，所得产物体系中除了含有目标产物氟化稀土，还含有剩余的氟化铵，本发明中具体是通过升温去除剩余的氟化铵；所述去除剩余的氟化铵优选是在250～300℃条件下进行，更优选为280～300℃，保温时间优选为1～5h，更优选为3～5h。本发明优选完成上述氟化反应后，直接在马弗炉中升温去除剩余的氟化铵。本发明对于升温至250～300℃的升温速率没有特殊限定，采用常规升温速率即可。

在本发明中，所述氟化稀土的制备过程优选在空气氛围中进行，无需在保护气氛条件下进行，即可制备得到纯度较高的产品。

本发明提供的方法以碳酸稀土与氟化铵为原料，制备过程分为氟化过程和除杂过程两部分，首先是利用氟化铵将碳酸稀土氟化，之后利用氟化铵分解温度较低的特性，升温使剩余的氟化铵分解为气态物质挥发，进而达到杂质(氟化铵)与产品分离的目的。本发明中氟化和除杂过程均在低温条件下完成，反应全过程无任何新杂质引入，反应物料充分利用，反应方程式如下所示：

氟化过程：

re2(co3)3+6nh4f＝2ref3+6nh3(g)+3co2(g)+6h2o(g)；

除杂过程：

下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

将100g碳酸镧和120g氟化铵混合均匀后放入刚玉坩埚中，之后在马弗炉中于150℃条件下保温3h，再升温至300℃保温1h，得到81g氟化镧(其xrd图如图1所示)，产品纯度为96.69％。

实施例2

将200g碳酸镧和250g氟化铵混合均匀后放入刚玉坩埚中，之后在马弗炉中于120℃条件下保温5h，再升温至280℃保温4h，得到168.9g氟化镧，产品纯度为98.78％。

实施例3

将200g碳酸镨钕和260g氟化铵混合均匀后放入刚玉坩埚中，之后在马弗炉中于150℃条件下保温4h，再升温至300℃保温5h，得到170.1g氟化镨钕，产品纯度为99.05％。

实施例4

将150g碳酸钇和100g氟化铵混合均匀后放入刚玉坩埚中，之后在马弗炉中于140℃条件下保温5h，再升温至300℃保温1h，得到115.5g氟化钇，产品纯度为99.05％。

由以上实施例可知，与现有工艺相比，本发明提供的氟化稀土的制备方法具有以下优势：

1、流程短，易操作，对环境友好；

2、采用碳酸稀土和氟化铵作为原料，原料便宜且易得，有利于降低生产成本；

3、现有干法工艺制备氟化稀土需要600℃以上温度，本发明提供的方法中氟化反应需要的温度大大降低；

4、现有干法工艺采用氟化氢气体腐蚀性强，本发明提供的方法采用氟化铵作为氟化试剂，腐蚀性大大降低，所用设备造价低。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。