荧光级Eu2O3提取工艺现状与存在的问题.ppt

荧光级Eu2O3提取工艺现状与存在的问题 杨启山 2011年09月 摘要: 介绍了我国氧化铕提取工艺的现状，对高纯氧化铕各种生产工艺流程及存在的问题进行分析讨论，并提出高纯氧化铕生产新工艺及清洁化生产的发展思路。 1．前言 我国是世界上氧化铕储量及产量最大的国家，同时也是稀土荧光粉的生产大国和消费大国。 氧化铕是红色荧光粉的激活剂, 已在彩色电视机显像管和三基色荧光灯等领域大量使用,到本世纪末, 随着阴极射线管生产的增加, 预计阴极射线管用稀土荧光粉的市场也将以每年3～5% 的速度增长。 同时, 随着国内外市场对大屏幕高清晰度彩电、高分辩率显示器、投影电视、高效节能灯等的需求迅速增长，导致对高性能稀土荧光粉和高品质氧化铕的需求旺盛。 由于氧化铕在稀土族元素中配分很低, 并且铕与其相邻元素钐和钆性质极其相似,因而生产工艺复杂。 用萃取法和离子交换法分离提纯较难,而利用其变价的性质提取铕不失为一好方法。 国内氧化铕的研究主要是荧光级产品,其研制工艺报告较多,生产工艺也较成熟,产品质量也较稳定。 2．Eu2O3提取工艺现状 氧化铕在稀土元素中含量最少，我国是氧化铕资源最多的国家。 澳大利亚独居石中Eu2O3∕REO为0.07～0.10﹪； 美国芒廷帕斯氟碳铈矿中Eu2O3∕REO为0.11﹪； 我国： 包头混合型稀土精矿中Eu2O3∕REO为0.20﹪， 四川氟碳铈矿中Eu2O3∕REO为0.10﹪， 江西等南方离子吸附型稀土矿中Eu2O3∕REO高达0.5～0.8﹪。 由于氧化铕在所有稀土元素中配分很低，因而生产工艺复杂。 在本世纪40年代以前，多采用沉淀法富集氧化铕； 到50年代则用离子交换树脂富集； 60年代以来工业发展了溶剂萃取法富集氧化铕。 国外： 美国钼公司采用锌粒柱还原－硫酸沉淀工艺； 法国罗纳公司、前苏联均已将电解还原法提铕用于工业生产。 国内：高纯氧化铕提取工艺主要包括： 锌粉还原碱度法提取氧化铕； 萃取色层法提取氧化铕； 锌粉还原萃取色层法制取氧化铕； 还原萃取法生产氧化铕； 振动筛板柱还原萃取法提取氧化铕； 电解还原法提取氧化铕等工艺。 60年代初, 我国研究成功锌还原—碱度法生产高纯氧化铕的技术。 此法工艺简单，但工序长，操作繁琐，化工试剂消耗大。 近30年来已在国内稀土厂推广使用。 目前,除少数工厂仍用锌还原碱度法生产。 其他规模较大的稀土厂均改为锌还原萃取法生产荧光级氧化铕, 其工艺简单, 铕与其它稀土分离效果好, 化工试剂消耗少。 电解还原－碱度法高纯氧化铕提取新工艺也成功用于工业生产。 现在国内高纯氧化铕生产厂家所采用的生产工艺尽管比较成熟，但是还面临一些问题需要引起重视。 如：成本、收率、环保、资源与清洁化生产等问题。 3．反应原理与工艺流程 3.1．反应原理 3.1.1．锌还原—碱度法基本原理 2EuCl3＋Zn → 2EuCl2＋ZnCl2 RECl3＋3NH4OH → RE(OH)3↓＋3NH4Cl 锌还原—碱度法生产高纯氧化铕的原理： 基于二价铕的碱性比三价稀土碱性强，在水溶液中不被氢氧化铵沉淀，而其它三价稀土离子则与氢氧化铵形成难溶于水的氢氧化物。 从La到Lu的稀土氢氧化物溶度积为10-19～10-24故当用氢氧化铵沉淀三价稀土时，它们能定量沉出，而二价铕不形成沉淀留在溶液中与三价稀土分离。 3.1.2．锌还原萃取法生产荧光级氧化铕 锌还原萃取法生产荧光级氧化铕的原理是在溶剂萃取分离过程中利用二价铕与三价稀土之间分离系数很大，一般为104-107。 有机萃取剂（如P507）萃取三价稀土，而二价铕不被萃取，留在水相。从而使二价铕与三价稀土得到很好地分离。 其反应式如下： 2EuCl3＋Zn → 2EuCl2＋ZnCl2 RE3＋＋3(HA)2(O)→RE(HA2)3(O)＋3H＋ 3.1.3．电解还原法提取氧化铕 电解还原法提取氧化铕的原理是用电解法将Eu3＋在阴极上还原为Eu2+，再通过碱度法或萃取法达到铕与三价稀土的分离方法。 电解法主要包括三种： 汞阴极电解法， 离子交换隔膜电解槽电解法， 多孔碳电极电解法。 阴极反应主要有： Eu3+＋e→Eu2＋ 副反应：H＋＋e→1/2H2↑ 3.2．工艺流程 3.2.1．碱度法提取高纯氧化铕工艺流程