一種白色純氧化鈰的制備方法
【專利摘要】一種白色純氧化鈰的制備方法，包括以下步驟：（1）按化學計量比稱取氯化鈰與堿金屬碳酸鹽、堿金屬碳酸氫鹽或者堿金屬強堿；（2）將步驟（1）中稱取的反應物放入球磨機中球磨0.5~2小時，取出球磨料和磨球，在40~60℃鼓風烘箱中干燥1~4小時后，再放入球磨機中球磨0.5~2小時；（3）將步驟（2）中球磨后的產物直接放入馬弗爐，以1~15℃/min的升溫速率從室溫升至600~1000℃，保溫1~8小時后隨爐冷卻至室溫，再洗滌、過濾、干燥。本發明產物白度高、粒度小、分散性好、大小均勻；且設備要求低，合成產率高，無需添加任何添加劑等特點，合成過程綠色環保，生產成本低廉，非常適合于工業化生產。
【專利說明】
一種白色純氧化鈰的制備方法
技術領域
[0001] 本發明涉及一種白色純氧化鈰的制備方法，屬于稀土材料技術領域。 技術背景
[0002] 氧化鈰被廣泛用作玻璃脫色劑、拋光材料、紫外吸收材料以及催化材料。目前，普 通氧化鈰產品通常呈黃色或淡黃色，工業上主要通過焙燒沉淀法制備的草酸鈰、碳酸鈰、氫 氧化鈰等前驅體鈰化合物得到。然而，高級光學玻璃的脫色、澄清和拋光以及陶瓷坯料中的 暖色劑要用到的是白色氧化鈰。白色氧化鈰有三種制備方法已申請專利:第一種是公開號 為⑶1190692的日本專利，采用鈰鹽加硼絡合處理后焙燒得到白色氧化鈰，但是該法工藝復 雜，成本高昂；第二種是公開號為CN 1071144 A的中國專利，采用在鈰鹽或者黃色氧化鈰中 加入硫酸或者硫酸銨形成硫酸鈰鹽或者硫酸鈰銨復鹽后焙燒得到白色氧化鈰，但是制備過 程中會產生大量S0 2、S03氣體，對環境的污染影響比較大，產品白度不夠，顏色微帶黃色，同 時產品比重過大，滿足不了精細拋光粉懸浮性要求;第三種就是公開號為CN 1779691 A的 中國專利，采用對鈰化合物氟化增白處理處理后焙燒得到白色，公開號為CN 1986415 A的 中國專利在此基礎上摻雜稀土釹進一步提高氧化鈰白度，但是制備工藝復雜，成本高昂，危 險性大，對環境污染大，特別是摻雜釹后白度增加，但是氧化鈰純度降低后會降低其對玻璃 的脫色和澄清作用以及其拋光效果。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的是提出一種白色純氧化鈰的制備方法，以常見的氯化鈰為鈰源，通 過焙燒機械化學法制備的前驅體，便可得到大小均勻，分散性好的白色純氧化鈰，原料易 得、工藝簡單、成本低廉、綠色環保。
[0004] 本發明是通過以下技術方案實現的。
[0005] 本發明所述的一種白色純氧化鈰的制備方法，包括以下步驟。
[0006] (1)按化學計量比稱取氯化鈰與堿金屬碳酸鹽、堿金屬碳酸氫鹽或者堿金屬強堿。
[0007] (2)將步驟(1)中稱取的反應物放入球磨機中球磨0.5~2小時，取出球磨料和磨球， 在40~60 °C鼓風烘箱中干燥1~4小時后，再放入球磨機中球磨0.5~2小時。
[0008] (3)將步驟(2)中球磨后的產物直接放入馬弗爐，以卜15°C/min的升溫速率從室溫 升至600~1000°C，保溫1~8小時后隨爐冷卻至室溫，再洗滌、過濾、干燥，即得最終產物。
[0009] 本發明步驟(1)中所述的氯化鈰為水合氯化鈰或無水氯化鈰。
[0010] 本發明步驟⑴中所述的堿金屬碳酸鹽為Li2C03、Na2C03、Na2C〇3 · 10H2〇、Na2C03 · 7H2〇 或 K2C03〇
[0011] 本發明步驟(1沖所述的堿金屬碳酸氫鹽為NaHC03、NaHC03· IOH2O或KHC03。
[0012] 本發明步驟⑴中所述的堿金屬強堿為NaOH或Κ0Η。
[0013] 本發明步驟(2)中所述的球磨機為行星式球磨機、攪拌磨或者振動磨。
[0014] 本發明步驟(2)中所述的球磨罐為不銹鋼、瑪瑙、剛玉、聚四氟乙烯或尼龍球磨罐， 磨球為釔鋯氧化物陶瓷、不銹鋼、瑪瑙或剛玉磨球。
[0015] 本發明的主要特點是：（1)產物氧化鈰是白度高、粒度小、分散性好、大小均勻的高 純白色粉體;（2)本專利以普通的氯化鈰鹽和堿金屬鹽或堿為原料，通過煅燒機械化學法制 備的前驅體制備白色氧化鈰，設備要求低，合成產率高，無需添加任何添加劑等特點，合成 過程綠色環保，生產成本低廉，非常適合于工業化生產。
【附圖說明】
[0016] 圖1實施例1中樣品XRD圖譜，與Ce〇2的JCDPF號43-1002的相吻合。
[0017]圖2實施例1中樣品的掃描電鏡照片，如圖所示，氧化鈰粒子為球形，分散均勻，無 明顯團聚現象。
[0018] 圖3對比實施例2中樣品的掃描電鏡照片。
【具體實施方式】
[0019] 本發明將通過以下實施例和作進一步說明。
[0020] 實施例1。
[0021] 準確稱取7.09g六水合氯化鋪和3.18g無水碳酸鈉置于250ml球尼龍磨罐中，加 入50g不同尺寸釔鋯氧化陶瓷磨球，在行星球磨機上球磨1小時后，取出球磨料和磨球在鼓 風干燥箱里60 °C干燥4小時后，再球磨1小時，球磨得到的產物直接放入馬弗爐以10 °C /min 的升溫速度從室溫升溫至800°C后，保溫1小時，隨爐冷卻至室溫，再洗滌，過濾，干燥，即得 白色氧化鋪。
[0022] 實施例2。
[0023] 準確稱取7.09g六水合氯化鋪和3.18g無水碳酸鈉置于250ml球尼龍磨罐中，加 入50g不同尺寸紀錯氧化陶瓷磨球，在行星球磨機上球磨1.5小時后，取出球磨料和磨球在 鼓風干燥箱里60 °C干燥4小時后，再球磨1小時，球磨得到的產物直接放入馬弗爐以10 °C / min的升溫速度從室溫升溫至800°C后，保溫2小時，隨爐冷卻至室溫，再洗滌，過濾，干燥，即 得白色氧化鈰。
[0024] 實施例3。
[0025] 準確稱取7.09g六水合氯化鋪和3.18g無水碳酸鈉置于250ml球尼龍磨罐中，加 入50g不同尺寸釔鋯氧化陶瓷磨球，在行星球磨機上球磨1小時后，取出球磨料和磨球在鼓 風干燥箱里60 °C干燥3小時后，再球磨1.5小時，球磨得到的產物直接放入馬弗爐以10 °C/ min的升溫速度從室溫升溫至800°C后，保溫4小時，隨爐冷卻至室溫，再洗滌，過濾，干燥，即 得白色氧化鈰。
[0026] 實施例4。
[0027] 準確稱取7.09g六水合氯化鋪和3.18g無水碳酸鈉置于250ml球尼龍磨罐中，加 入50g不同尺寸紀錯氧化陶瓷磨球，在行星球磨機上球磨1.5小時后，取出球磨料和磨球在 鼓風干燥箱里60 °C干燥4小時后，再球磨2小時，球磨得到的產物直接放入馬弗爐以5 °C/min 的升溫速度從室溫升溫至800°C后，保溫6小時，隨爐冷卻至室溫，再洗滌，過濾，干燥，即得 白色氧化鋪。
[0028] 實施例5。
[0029] 準確稱取7.09g六水合氯化鋪和3.18g無水碳酸鈉置于250ml球尼龍磨罐中，加 入50g不同尺寸紀錯氧化陶瓷磨球，在行星球磨機上球磨1.5小時后，取出球磨料和磨球在 鼓風干燥箱里60 °C干燥4小時后，再球磨0.5小時，球磨得到的產物直接放入馬弗爐以10°C/ min的升溫速度從室溫升溫至900°C后，保溫1小時，隨爐冷卻至室溫，再洗滌，過濾，干燥，即 得白色氧化鈰。
[0030] 實施例6。
[0031] 準確稱取7.09g六水合氯化鋪和3.18g無水碳酸鈉置于250ml球尼龍磨罐中，加 入50g不同尺寸紀錯氧化陶瓷磨球，在行星球磨機上球磨1.5小時后，取出球磨料和磨球在 鼓風干燥箱里60 °C干燥3小時后，再球磨1小時，球磨得到的產物直接放入馬弗爐以10 °C / min的升溫速度從室溫升溫至800°C后，保溫2小時，隨爐冷卻至室溫，再洗滌，過濾，干燥，即 得白色氧化鈰。
[0032] 實施例7。
[0033] 準確稱取7.09g六水合氯化鋪和3.18g無水碳酸鈉置于250ml球尼龍磨罐中，加 入50g不同尺寸紀錯氧化陶瓷磨球，在行星球磨機上球磨1.5小時后，取出球磨料和磨球在 鼓風干燥箱里50 °C干燥3小時后，再球磨1.5小時，球磨得到的產物直接放入馬弗爐以5 °C / min的升溫速度從室溫升溫至900°C后，保溫4小時，隨爐冷卻至室溫，再洗滌，過濾，干燥，即 得白色氧化鈰。
[0034] 實施例8。
[0035] 準確稱取7.09g六水合氯化鋪和3.18g無水碳酸鈉置于250ml球尼龍磨罐中，加 入50g不同尺寸釔鋯氧化陶瓷磨球，在行星球磨機上球磨1小時后，取出球磨料和磨球在鼓 風干燥箱里40 °C干燥4小時后，再球磨1.5小時，球磨得到的產物直接放入馬弗爐以15 °C/ min的升溫速度從室溫升溫至900°C后，保溫6小時，隨爐冷卻至室溫，再洗滌，過濾，干燥，即 得白色氧化鈰。
[0036] 實施例9。
[0037] 準確稱取7.09g六水合氯化鈰、2.22g無水碳酸鋰置于250ml球尼龍磨罐中，加入 50g不同尺寸釔鋯氧化陶瓷磨球，在行星球磨機上球磨1.5小時后，取出球磨料和磨球在鼓 風干燥箱里60 °C干燥4小時后，再球磨1。5小時，球磨得到的產物直接放入馬弗爐以10 °C / min的升溫速度從室溫升溫至800°C后，保溫1小時，隨爐冷卻至室溫，再洗滌，過濾，干燥，即 得白色氧化鈰。
[0038] 實施例10。
[0039] 準確稱取7.09g六水合氯化鈰、2.22g無水碳酸鋰置于250ml球尼龍磨罐中，加入 50g不同尺寸釔鋯氧化陶瓷磨球，在行星球磨機上球磨2小時后，取出球磨料和磨球在鼓風 干燥箱里60 °C干燥2小時后，再球磨1小時，球磨得到的產物直接放入馬弗爐以15 °C /min的 升溫速度從室溫升溫至800°C后，保溫2小時，隨爐冷卻至室溫，再洗滌，過濾，干燥，即得白 色氧化鋪。
[0040] 實施例11。
[0041] 準確稱取7.09g六水合氯化鋪、2.22g無水碳酸鋰置于250ml球尼龍磨罐中，加入 50g不同尺寸釔鋯氧化陶瓷磨球，在行星球磨機上球磨1小時后，取出球磨料和磨球在鼓風 干燥箱里60 °C干燥3小時后，再球磨2小時，球磨得到的產物直接放入馬弗爐以5°C/min的升 溫速度從室溫升溫至800°C后，保溫4小時，隨爐冷卻至室溫，再洗滌，過濾，干燥，即得白色 氧化鋪。
[0042] 實施例12。
[0043] 準確稱取7.09g六水合氯化鈰、2.22g無水碳酸鋰置于250ml球尼龍磨罐中，加入 50g不同尺寸釔鋯氧化陶瓷磨球，在行星球磨機上球磨1.5小時后，取出球磨料和磨球在鼓 風干燥箱里50 °C干燥4小時后，再球磨2小時，球磨得到的產物直接放入馬弗爐以15 °C /min 的升溫速度從室溫升溫至800°C后，保溫6小時，隨爐冷卻至室溫，再洗滌，過濾，干燥，即得 白色氧化鋪。
[0044] 實施例13。
[0045] 準確稱取7.09g六水合氯化鈰、2.22g無水碳酸鋰置于250ml球尼龍磨罐中，加入 50g不同尺寸釔鋯氧化陶瓷磨球，在行星球磨機上球磨2小時后，取出球磨料和磨球在鼓風 干燥箱里60 °C干燥2小時后，再球磨2小時，球磨得到的產物直接放入馬弗爐以5°C/min的升 溫速度從室溫升溫至900°C后，保溫1小時，隨爐冷卻至室溫，再洗滌，過濾，干燥，即得白色 氧化鋪。
[0046] 實施例14。
[0047] 準確稱取7.09g六水合氯化鈰、2.22g無水碳酸鋰置于250ml球尼龍磨罐中，加入 50g不同尺寸釔鋯氧化陶瓷磨球，在行星球磨機上球磨2小時后，取出球磨料和磨球在鼓風 干燥箱里60 °C干燥4小時后，再球磨1小時，球磨得到的產物直接放入馬弗爐以15 °C /min的 升溫速度從室溫升溫至900°C后，保溫2小時，隨爐冷卻至室溫，再洗滌，過濾，干燥，即得白 色氧化鋪。
[0048] 實施例15。
[0049] 準確稱取7.09g六水合氯化鋪、2.22g無水碳酸鋰置于250ml球尼龍磨罐中，加入 50g不同尺寸釔鋯氧化陶瓷磨球，在行星球磨機上球磨2小時后，取出球磨料和磨球在鼓風 干燥箱里60°C干燥3小時后，再球磨1.5小時，球磨得到的產物直接放入馬弗爐以10°C/min 的升溫速度從室溫升溫至800°C后，保溫4小時，隨爐冷卻至室溫，再洗滌，過濾，干燥，即得 白色氧化鋪。
[0050] 實施例16。
[0051 ] 準確稱取7.09g六水合氯化鈰、2.22g無水碳酸鋰置于250ml球尼龍磨罐中，加入 50g不同尺寸釔鋯氧化陶瓷磨球，在行星球磨機上球磨1小時后，取出球磨料和磨球在鼓風 干燥箱里60 °C干燥3小時后，再球磨2小時，球磨得到的產物直接放入馬弗爐以15 °C /min的 升溫速度從室溫升溫至900°C后，保溫6小時，隨爐冷卻至室溫，再洗滌，過濾，干燥，即得白 色氧化鋪。
[0052] 實施例17。
[0053] 準確稱取7.09g六水合氯化鈰、4.15g無水碳酸鉀置于250ml球尼龍磨罐中，加入 50g不同尺寸釔鋯氧化陶瓷磨球，在行星球磨機上球磨1小時后，取出球磨料和磨球在鼓風 干燥箱里60 °C干燥2小時后，再球磨2小時，球磨得到的產物直接放入馬弗爐以15 °C /min的 升溫速度從室溫升溫至800°C后，保溫4小時，隨爐冷卻至室溫，再洗滌，過濾，干燥，即得白 色氧化鋪。
[0054] 實施例18。
[0055] 準確稱取7.09g六水合氯化鋪和8.58g十水碳酸鈉置于250ml球尼龍磨罐中，加 入50g不同尺寸釔鋯氧化陶瓷磨球，在行星球磨機上球磨2小時后，取出球磨料和磨球在鼓 風干燥箱里60 °C干燥2小時后，再球磨2小時，球磨得到的產物直接放入馬弗爐以5 °C /min的 升溫速度從室溫升溫至800°C后，保溫4小時，隨爐冷卻至室溫，再洗滌，過濾，干燥，即得白 色氧化鋪。
[0056] 對比實施例1。
[0057] 準確稱取7.09g六水合氯化鋪和3.18g無水碳酸鈉置于250ml球尼龍磨罐中，加 入50g不同尺寸紀錯氧化陶瓷磨球，在行星球磨機上球磨1.5小時后，取出球磨料和磨球在 鼓風干燥箱里60°C干燥4小時后，再球磨1.5小時，球磨得到的產物經過洗滌，過濾，干燥后， 放入馬弗爐以15°C/min的升溫速度從室溫升溫至800°C后，保溫4小時，隨爐冷卻至室溫，即 得對比氧化鈰樣品。
[0058] 對比實施例2。
[0059] 準確稱取10g五水碳酸鈰置于250ml球尼龍磨罐中，加入50g不同尺寸氧化釔鋯陶 瓷磨球，在行星球磨機上球磨1小時后，取出球磨料和磨球在鼓風干燥箱60°C干燥4小時后 再球磨1.5小時，球磨產物放入馬弗爐以15°C/min的升溫速度先從室溫升溫至800°C后，保 溫4小時，隨爐冷卻至室溫，即得對比氧化鈰樣品。
[0060] 對比實施例3。 準確稱取l〇g五水碳酸鋪和l〇g氯化鈉置于250ml球尼龍磨罐中，加入50g不同尺寸氧化 釔鋯陶瓷磨球，在行星球磨機上球磨1小時后，取出球磨樣品鼓風干燥箱60°C干燥3小時后 在球磨1.5小時，得產物前驅體直接放入馬弗爐以15°C/min的升溫速度從室溫升溫至800°C 后，保溫4小時，隨爐冷卻至室溫，經過洗滌，過濾，干燥，即得對比氧化鈰樣品。
[0061] 表1為以上各個實施例和對比實施例中氧化鈰的三種白度值
【主權項】
1. 一種白色純氧化鈰的制備方法，其特征是包括以下步驟： (1) 按化學計量比稱取氯化鈰與堿金屬碳酸鹽、堿金屬碳酸氫鹽或者堿金屬強堿； (2) 將步驟（1)中稱取的反應物放入球磨機中球磨0.5~2小時，取出球磨料和磨球，在40 ~60 °C鼓風烘箱中干燥1~4小時后，再放入球磨機中球磨0.5~2小時； (3) 將步驟(2)中球磨后的產物直接放入馬弗爐，以1~15°C/min的升溫速率從室溫升至 600~1000 °C，保溫1~8小時后隨爐冷卻至室溫，再洗滌、過濾、干燥。2. 根據權利要求1所述的制備方法，其特征是步驟(1)中所述的氯化鈰為水合氯化鈰或 無水氯化鈰。3. 根據權利要求1所述的制備方法，其特征是本發明步驟(1)中所述的堿金屬碳酸鹽為 Li2C〇3、Na2C〇3、Na2C〇3 · 10H2〇、Na2C〇3 · 7H20或K2CO3。4. 根據權利要求1所述的制備方法，其特征是步驟（1)中所述的堿金屬碳酸氫鹽為 NaHC03、NaHC〇3 · 10H20或KHC03。5. 根據權利要求1所述的制備方法，其特征是步驟（1)中所述的堿金屬強堿為NaOH或 K0H〇6. 根據權利要求1所述的制備方法，其特征是步驟（2)中所述的球磨機為行星式球磨 機、攪拌磨或者振動磨。7. 根據權利要求1所述的制備方法，其特征是步驟(2)中所述的球磨罐為不銹鋼、瑪瑙、 剛玉、聚四氟乙烯或尼龍球磨罐，磨球為釔鋯氧化物陶瓷、不銹鋼、瑪瑙或剛玉磨球。
【文檔編號】C01F17/00GK106044829SQ201610351090
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年5月25日
【發明人】陳偉凡, 卓明鵬, 方曉辰, 周文威, 郭蘭玉, 謝水軍
【申請人】南昌大學