0 前言

稀土氟化物是制取单一高纯稀土金属及稀土合金的重要材料。稀土金属及合金广泛地应用于原子能工业、电子工业及航天工业, 并促进了上述工业向纵深方向发展。

目前, 稀土氟化物的制备, 一般可分为湿法、火法、混合法^[1]。湿法设备简单、投资少、易于投产, 但其流程长、回收率低、污染环境, 产品质量也受影响; 火法氟化工艺流程短、产品质量好、回收率也高, 但存在温度要求高、氟化设备比较贵、投资较大等问题; 混合法综合了湿法和火法的优点。该研究在混合法的基础上进一步改进氟化镝生产的原料与工艺。采用氯化镝溶液直接生产氟化镝产品, 缩缩了工艺流程, 设备也较为简单, 降低了操作温度和生产成本。用D_yF₃产品生产的金属镝的质量可达GB/ T15071-1994中Dy-1 (RE>99%)的标准。

1 实验部分 1.1 主要试剂与仪器

盐酸:工业级; 氨水:工业级; 氢氟酸:工业级; 草酸:工业级(备用)。

pHS-3型酸度计。

1.2 实验步骤

将除杂后一定浓度的D_yCl₃溶液放入塑料桶里, 加热至一定温度后, 根据溶液中所含D_y2O₃的量, 加入氢氟酸搅拌、沉淀转化一定时间, 再用稀酸溶液和洗水在70~90 ℃下洗涤3~5次。控制上清液最终pH >2.5~3。最后所得滤渣, 进行烘干与脱水处理:在100~150 ℃经红外线烘干2~4h, 300 ℃真空脱水3h;在600 ℃进一步脱水3h, 即可得所需D_yF₃产品。

1.3 工艺流程

采用D_yCl₃溶液直接生产D_yF₃的工艺流程见图 1所示。

1.4 废气与废水的处理

废气经吸收酸雾塔处理后排放。

废水排入废水池, 用石灰中和(pH > 6)以后处理排放。

1.5 检测方法

用EDTA络合滴定法, 原子吸收光谱或比色分析法、重量法等进行各种分析检测。

2 结果与讨论 2.1 原料与工艺流程的改进

原采用氧化镝为原料生产氟化镝的工艺流程见图 2所示。

由上述工艺流程图 1、2对比可知, 采用氯化镝溶液生产氟化镝, 省去了草酸沉淀与灼烧成氧化镝后还需用盐酸分解等系列工序, 降低了化工材料的消耗, 简化了工艺流程, 工艺条件也得到了相应的改善。

2.2 氟化镝产品质量检测结果

用氯化镝溶液和氧化镝溶液生产氟化镝的原料投入情况及产品量, 见表 1。

利用表 1所得原料生产的D_yF₃和购进的D_yF₃质量检测结果列于表 2、3。

由表 2可知, 用D_yCl₃溶液直接生产得到的D_yF₃产品, 总量可达84.90 %、含氟量达25.78 %、含氧量达0.19 %、氟化率大于99%, 达到或优于用氧化镝生产的D_yF₃和购进D_yF₃的质量检测值。

由表 3可知, 试产氟化镝产品稀土杂质含量(Y+Gd +Tb+Ho+Er)_xO_y < 0.1 %, D_y2O₃/REO > 99.5 %以上, 含水分达 < 0.05%, 可见用D_yCl₃溶液直接生产的D_yF₃产品质量达到国标XB/ T215-1995标准。

2.3 用D_yF₃生产金属镝的质检结果

利用上述自制与外购氟化镝生产的金属镝含RE %量的检测结果列于下表 4。

由表 4可知, 用自制的D_yF₃生产的金属镝RE %的含量达到GB/T 15071-1994中Dy-1(RE >99 %)的标准。

3 结语

通过用氯化镝溶液生产氟化镝的系列检测, 结果表明, 产品的稀土总量达84.90 %, 含F达25.78 %, 含氧量达0.19 %, 氟化率达99%, 稀土收率大于99.5 %, 产品质量达XB/ T 215-1995标准。

采用氯化镝溶液直接生产氟化镝工艺, 流程得到大大缩短, 简化了劳动强度和许多操作, 减少了投资、降低了成本, 赢得了时间, 同时相应地减少了环境污染, 提高了经济效益和社会效益, 是一条简单而科学的氟化镝生产新工艺, 具有一定的发展前景。