荧光级氧化铕生产工艺评述.pdf

第10卷第2期
材料研究与应用
yo.10,No.2
2016年6月
MATERIALS RESEARCH AND APPLICATION
Jun,2016
文章编号:1673-9991(2016)02-0075-06
荧光级氧化铕生产工艺评述
杨德华,刘志强2
广东富远稀土新材料股份有限公司,广东平远514600
2.广东省稀有金属研究所,广东省稀土开发及应用重点实验室,广东广州510650
摘要:介绍了国内外荧光级氧化销的生产现状及主要生产方法和工艺流程,分析了各种方法的优缺点
及主要发展趋势.重点介绍了电解还原-萃取法生产荧光级氧化销新工艺的优缺点及应用情况
关键词:氧化销;分离提纯;工艺;电解还原
中分类号:TF804
文标识码
销作为稀土元素之一,是很好的发光材料激活1.1钐销钆富集物的制备
剂,如Eu+是红色发光材料的激活剂,Eu2+是蓝色
销在17个稀土元素中所占比例较低,一般
发光材料的激活剂,目前,销被广泛应用于LED、三Eu:O,/REO为0.07%~0.80%.为了生产荧光级
基色节能灯、高清晰度显示屏等.氧化销在发展迅氧化销,国内外均先将铕进行初步富集.随着萃取工
速的光电新材料技术中显示出极其重要的地位和作艺水平的快速发展,目前无论是氟碳铈矿还是离子
用,这也使荧光级氧化铕的研究颇受关注
吸附型稀土矿,几乎都采用萃取分离生产Eu2O2/
铕在十七个稀士元素中所占比例较低,澳大利TREO约5%~10%的钐销钆富集物.回内外稀上
亚独居石中EuO-/REO为0.07%~.10%;美国苯取分组均采用P507-HCl体系,往往按“四分组”
芒廷帕斯氟碳铈矿中EuO./REO为0.19%;我国效应首先将原料分为轻、中、重稀土富集物,分组的
包头混合型稀土精矿中Eu2O/REO为0.20%,四切?位置通常选择边界元素间分离系数(或等效分
川氟碳铈矿中EuxO/REO为0.10%,广东、江西、离系数)较大、并保持易萃取组分比例均衡,同时兼
广西、福建等地的南方离子吸附型稀土矿中Eu2O:/顾产品要求、设备条件、工艺衔接、操作稳定性和可
REO为0.50%~0.80%,由于稀土元素种类多,行性等因素,以降低生产成本、提高流程的稳定性.
各元素的性质相似,并且销在所有稀土元素中的配国内外主要采用图1所示的4种分离流程来制备够
分很低,因此很难一步分离制得纯度大于99.99%铕钆富集物2
的荧光级氧化铕
流程A:首先采用分离系数大的~Nd/Sm~
出口工艺,得到轻稀土和中重稀土富集物.中重稀土
荧光级氧化铕的生产过程及工艺富集物易萃组分以有机相料液直接进入~Gd/Tb
Dy~三出口分离段,得到 SMEUGD富集物、含Dy
目前,荧光级氧化铕的生产工艺复杂,其生产过的富钇重稀土(Y>85%)以及喜Tb(>45%)富
程一般分为三步:第一步钐销钆富集物的制备;第二集物
步粗铕的制备;第三步荧光级氧化销的制备,本文将
流程B:釆用与流程A相同的~Nd/Sm~分
按其生产的三个步骤来介绍国内外的生产现状
组,随后再对有机相出口料液进行~Dy/Ho~分
收日期:20160308
基金项目:广东省科技计划项目(20153010105010)
作筒介:杨德华(1967-),男,广东河源人,工程师,学士
万方数据
材料研究与应用
2016
组.由于wm较大,且易萃组分中Ho含量低,因而
流程D:采用模糊联动萃取工艺分组,由于
有效分离系数更大,得到的Sm~Dy中xu(Ho)<0.BoNa较大,将原料中 Sm Eugd Tbdy预先粗分离得
01%,而富钇重稀土则cu(Dy)<0.5%.由于Sm~到的La~NdSm~Dy中a(Ho)<0.01%,Sm~
Dy不含重稀土,因此 Smeugd/Tb/Dy三出口工艺DyHo~Y~Iu中wv(Nd)<0.01%;la~NdSm
可得到纯Dy(>99,9%)、 Smeugd富集物和富TbDy富集物经La~Nd/Sm~Dy分组,将La~Nd与
>50%)富集物
Sm~Dy分开,与流程A的Nd/Sm不同,该段工艺
流程C:采用三出口分离工艺一步得到轻稀土的处理量小,并采用水相进料.Sm~DyHo~Y~Iu
富集物、富钇重稀土和Sm~Dy富集物(含约40%富集物经Sm~Dy/Ho~Yー~Lu分组,将Sm~D
的Ho~Iu).Sm~Dy富集物经Sm~Dy/Ho~分与Ho~Y~Lu分开,与流程B的Dy/Ho不同,该
组,将Sm~Dy与Ho~Lu分开、与流程B的Dy/段工艺的处理量小,将上述两个分离工艺中的Sm
H不同,该段工艺的处理量小,并采用水相进料.Dy混合, SMEUGD/Tb/Dy三出口工艺与流程B的
Smeugd/Tb/Dy三出口工艺与流程B的相同
相同
流程A
流程B
Lax Nd/Sm.Y-l
La Ceprnd
5meugdtbady-ylu
Sm~Dy/Ho-YーLu
Smeugd宮集物富Tb
富
SMEUGD/Tb/Dv
寘Y
Smeucd宮集物富Tb
流程C
LaーNd/Smー-Dy/Ho~Y~La
流程D
amnd(Sm.Dy )HO-YLI
Laceprnd
SM-DY/Ho-
Sm~Dy/Ho-YーLu
Smbugd/b/D
富Y
Laceprnd
Smeugd/Tb/D
neugd富集物富Tb
Smeugd富集物富Tb
图1萃取分离制备钐销钆富集物的主要流程
Fig. 1 The main flow of the preparation of samarium europium gadolinium concentrates
从上述4种主要流程和工业实践比较可知,流酸亚沉淀,从而达到销与钐、钆的分离,所生成的
程D是成本最低的分离工艺.该流程主要是采用模硫酸亚销经氧化分解后沉淀,制得粗铕.EuSO,在水
糊联动萃取和三出口工艺,大大减少了萃取量,节约中的溶解度只有0.0018g/L,可以将料液中徽量的
了大量酸碱,是日前工业化应用最多的流程.
Eu2沉淀下来,铕的富集度可达50~80倍;由于沉
1.2粗铕的制备
淀物存在未反应完的锌和吸附夹带稀土的现象,
般铕的富集度(Eu2O3/REO)为70%~90%.在处理
在荧光级氧化铕的生产工艺中,第二步是将
南方离子型稀土矿时,铁铝氧化物等杂质的含量偏
n2O)/RFO约5%~8%的钐销钆富集物进一步分
高,造成粗销回收率低.这是由于在还原过程中铝形
离富集,得到Eu2O/RFO约50%~90%的粗销,作成了氢氧化物胶状沉淀,给料液的过滤带来困难.目
为下一步分离提纯高纯氧化销的原料.目前,国内外前,大部分稀土生产厂家在还原前采用环烷酸一级
粗销的生产方汯主要为锌还原硫酸亚铕沉淀法和萃取法除去料液中的铝,图2为锌还原硫酸亚销沉
萃取三出口工艺
淀法的工艺流程,该方法存在以下缺点:(1)操作繁
1.2.1锌还原-硫酸亚铕沉淀法?
琐,需多次过滤、洗涤等手工操作;(2)流程长,生产
锌还原硫酸亚铕沉淀法是从含铕较低的氯化连性差.但其具有生产周期短、存槽量小等优点
稀上溶液中富集氧化销的经典