阅读说明：本技术 一种高纯碳酸铈中除铁的制备方法 (Preparation method for removing iron in high-purity cerium carbonate ) 是由 刘卫 杨泱 肖勇 崔小震 于 2020-12-24 设计创作，主要内容包括：一种高纯碳酸铈中除铁的制备方法,包括以下步骤：(1)取稀土相对纯度≥99.999％三价铈盐溶液,调节pH值至1～3,加入硝酸铈铵或硝酸高铈溶液；(2)在保温条件下搅拌,调节pH值至3.5～4.5,继续搅拌,过滤；(3)除铁后滤液进行碳酸沉淀,控制反应终点pH值为5.5～7.0,经洗涤及固液分离后,得到高纯低铁的碳酸铈晶体。利用本发明制得稀土纯度大于99.999％,铁小于1ppm的高纯碳酸铈产品。(A preparation method for removing iron in high-purity cerium carbonate comprises the following steps: (1) taking a trivalent cerium salt solution with the relative purity of rare earth being more than or equal to 99.999%, adjusting the pH value to 1-3, and adding ammonium ceric nitrate or ceric nitrate solution; (2) stirring under a heat preservation condition, adjusting the pH value to 3.5-4.5, continuously stirring, and filtering; (3) and (3) carrying out carbonic acid precipitation on the filtrate after iron removal, controlling the pH value at the end of the reaction to be 5.5-7.0, and washing and carrying out solid-liquid separation to obtain the high-purity low-iron cerium carbonate crystal. The high-purity cerium carbonate product with the rare earth purity of more than 99.999 percent and the iron content of less than 1ppm is prepared by the method.)

一种高纯碳酸铈中除铁的制备方法

技术领域

本发明涉及一种高纯碳酸铈中除铁的制备方法。

背景技术

铈作为稀土元素，其应用极其广泛，它可作为研磨材料、氧气传感器、固体电解质、紫外线吸收剂、催化剂、颜料、抛光材料、金属材料添加剂等，然而在芯片研磨领域需要高纯碳酸铈为原料，对碳酸铈中稀土杂质要求高以外，对非稀土杂质如铁、碱金属也有极高要求。

对于稀土溶液中微量铁的去除尚未有很好的方法，溶液中除铁现有黄铁矾法、针铁矿法、赤铁矿法、Fe(OH)₃沉淀法等，基于这几种方法都无法得到铁含量小于1ppm的碳酸铈产品。申请号为200610033105.2的中国专利申请所公开的一种含铁溶液的除铁方法，该方法首先氧化含铁溶液，使二价铁转化为三价铁，再加入铁黄晶种，调节溶液pH值至4.5～5.0，反应后过滤，滤液铁含量最佳约为3mg/L。该方法整个制备过程复杂，除铁后溶液体积增大，废水量大，对于稀土溶液中除杂，其加入了其它杂质，对碳酸铈产品纯度影响大。申请号为201410225011.X的中国专利申请所公开的对含铁溶液进行除铁的方法，该方法为在高温条件下向反应釜加入氧气，使铁氧化，通过二次除铁得到除铁溶液，该方法对设备要求苛刻，高温高压条件下进行除铁较危险。申请号为02824827.9中国专利申请所公开的从硫酸锌溶液中以赤铁矿的形式沉淀铁的方法，该方法以黄色首先用碱调节硫酸锌溶液至较高pH值，再加入赤铁矿作为赤铁矿核，反应完成后，溶液中铁含量为65mg/L，该方法除铁效果不佳，无法应用于去除微量铁。申请号为201710551876.9的中国专利申请所公开的一种低镍硫硝酸浸出液热解除铁的方法，该方法是将低镍锍硝酸浸出液加热到100℃～150℃温度条件下，恒温热解1h～5h，使硝酸铁分解成铁渣沉淀和氮氧化合物，过滤后溶液中铁为40mg/L，该方法工艺简单，但对设备要求高，分解产生了氮氧化合物，无法应用于微量铁的去除。刘洪吉等发表的论文《稀土萃取分离废水制备高纯碳酸氢镁溶液过程中铁杂质的行为与影响》，该研究通过碳化过程中氧化除铁，使铁与碳酸氢镁分离，该方法对于铁的分离效果不佳。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种操作简便，染污小，生产环境友好的高纯碳酸铈中除铁的制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高纯碳酸铈中除铁的制备方法，包括以下步骤：

(1)取稀土相对纯度≥99.999％三价铈盐溶液，调节pH值至1～3，加入硝酸铈铵或硝酸高铈溶液(作为强氧化剂，使二价铁离子变成三价铁离子，反应式为Fe²⁺+Ce⁴⁺＝Fe³⁺+Ce³⁺)；

(2)在保温条件下搅拌，调节pH值至3.5～4.5，继续搅拌，过滤；

(3)除铁后滤液进行碳酸沉淀，控制反应终点pH值为5.5～7.0，经洗涤及固液分离后，得到高纯低铁的碳酸铈晶体。

进一步，步骤(1)中，所述三价铈盐溶液可为氯化铈溶液、醋酸铈溶液、硝酸铈溶液中的一种或几种。

进一步，步骤(1)中，加入铈盐或碱调节pH值至1～3；所述铈盐可为碳酸铈、三价氢氧化铈、碱式碳酸铈中的一种或几种，所述碱可为氨水、碳酸铵、碳酸氢铵中的一种或几种。

进一步，步骤(1)中，所述硝酸铈铵或硝酸高铈溶液中，硝酸铈铵或硝酸高铈加入量为铈溶液中铁摩尔量的2～10倍。

进一步，步骤(2)中，在保温10℃～100℃(优选40℃～80℃)条件下搅拌10min～60min，调节pH值至3.5～4.5，继续搅拌5min～30min。

进一步，步骤(2)中，加入铈盐或碱调节pH值至3.5～4.5；所述铈盐可为碳酸铈、三价氢氧化铈、碱式碳酸铈中的一种或几种，所述碱可为氨水、碳酸铵、碳酸氢铵中的一种或几种。

进一步，步骤(3)中，除铁后滤液在恒温40℃～60℃条件下进行碳酸沉淀。

利用本发明可以得到稀土纯度＞99.999％的碳酸铈，其铁含量小于1ppm，该方法反应条件温和，极易过滤，同时本发明可不带入难以分解的杂质，不产生有毒有害气体，生产环境友好。

附图说明

图1为本发明实施例1所得高纯低铁碳酸铈的X射线衍射图；

图2为本发明实施例1所得高纯低铁碳酸铈的扫描电镜图。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

参照图1，一种高纯碳酸铈中除铁的制备方法，包括以下步骤：

(1)取浓度为210g/L的稀土相对纯度为99.999％的氯化铈溶液200L，铁含量为25mg/L，摩尔浓度为0.4477mmol/L，在搅拌条件下加入碳酸铈调节pH至2.5，向溶液中加入0.5mol/L硝酸铈铵溶液0.9L；

(2)将溶液搅拌升温至50℃，保温搅拌30min，再加入碳酸铈调节溶液pH值至4.0，继续搅拌20min后过滤，滤液中铁含量为0.13mg/L；

(3)向过滤后溶液中加入碳酸氢铵溶液进行沉淀，恒温55℃，沉淀终点pH值控制在6.0，沉淀物经洗涤抽滤后，得到高纯低铁碳酸铈。

本实施例所得高纯低铁碳酸铈的X射线衍射图，如图1所示；所得高纯低铁碳酸铈的扫描电镜图，如图2所示。碳酸铈分析结果见表1。

检测项目	CeO<sub>2</sub>/TREO	Fe/M	TREO
				检测结果	＞99.999％	0.00003％	51.2％

实施例2

一种高纯碳酸铈中除铁的制备方法，包括以下步骤：

(1)取浓度为230g/L的稀土相对纯度为99.999％醋酸铈溶液1000L，铁含量为34mg/L，摩尔浓度为0.609mmol/L，在搅拌条件下加入氨水调节pH至3.0，向溶液中加入0.58mol/L硝酸高铈溶液3L；

(2)将溶液搅拌升温至80℃，保温搅拌20min，再加入氨水调节溶液pH值至4.5，继续搅拌30min后过滤，滤液中铁含量为0.09mg/L；

(3)向过滤后溶液中加入碳酸氢钠溶液进行沉淀，恒温50℃，沉淀终点pH值控制在5.5，沉淀物经洗涤抽滤后，得到高纯低铁碳酸铈。

本实施例所得高纯低铁碳酸铈分析结果见表2。

表2

检测项目	CeO<sub>2</sub>/TREO	Fe/M	TREO
				检测结果	＞99.999％	0.000018％	49.32％

实施例3

一种高纯碳酸铈中除铁的制备方法，包括以下步骤：

(1)取浓度为200g/L的稀土相对纯度为99.999％硝酸铈溶液500L，铁含量为41mg/L，摩尔浓度为0.7341mmol/L，在搅拌条件下加入碳酸氢铵调节pH值至2.5，向溶液中加入0.85mol/L硝酸高铈溶液1L；

(2)将溶液搅拌升温至40℃，保温搅拌60min，再加入碳酸氢铵调节溶液pH值至4.2，继续搅拌10min后过滤，滤液中铁含量为0.24mg/L；

(3)向过滤后溶液中加入碳酸铵溶液进行沉淀，恒温40℃，沉淀终点pH值控制在6.5，沉淀物经洗涤抽滤后，得到高纯低铁碳酸铈。

本实施例所得高纯低铁碳酸铈分析结果见表3。

表2

检测项目	CeO<sub>2</sub>/TREO	Fe/M	TREO
				检测结果	＞99.999％	0.000051％	50.21％