探析氟碳铈矿焙烧动力学及抛光粉制备

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1、武汉工程大学硕士学位论文氟碳铈矿焙烧动力学及抛光粉制备姓名：李中军申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：池汝安20060501摘要我国稀土资源丰富，占世界稀土工业储量的53．5％。稀土元素有新材料宝库之称，广泛应用于各个工业领域。但稀土资源开发中面临着不同稀土元素应用严重不平衡的问题。为使我国稀土资源优势转化为经济优势，迫切需要解决高丰度元素的开发利用问题。稀土中含量最多的元素铈的应用性开发研究，对于稀土资源的综合开发具有重大的现实意义。氧化铈是一种廉价的，应用广泛的稀土氧化物。本文简要介绍国内外氧化铈的资源状况及应用现状。铈的电子

2、结构为【xe】4P5d06s2，当失去5d16s2电子时表现为三价，4f轨道上的一个电子失去时形成较稳定的全空轨道而表现为四价。结合其特有的化学性质，提出了盐酸二步浸取法从氟碳铈矿中分离铈的工艺，然后利用分离的铈制备氧化铈粉体。本文主要的研究内容有：(1)氟碳铈矿加碳酸钠焙烧的动力学研究。传统的硫酸焙烧分解氟碳铈矿的工艺由于大量排放氟化氢气体，严重污染环境；采用碳酸钠脱氟焙烧工艺可以大大降低氟化氢的排放。氟碳铈矿加碳酸钠焙烧，是～个典型的固相之间的反应，实验采用热重分析法研究了氟碳铈矿加碳酸钠焙烧的动力学方程，得出氟碳铈矿碳酸钠焙烧过程

3、为一级动力学反应，且反应活化能随碳酸钠加入量的增加而略有下降。(2)盐酸两步浸出法制备含铈量高的氯化铈溶液。氟碳铈矿在空气介质中氧化焙烧时，95％以上的铈由三价转化成四价，利用三价铈与四价铈化学性质的差异达到铈与三价稀土元素和杂质相分离的目的。氟碳铈矿焙砂经水洗脱氟后烘干，先用1mol几盐酸浸取除去三价稀土和非稀土杂质，然后用6mol／L盐酸浸取浸渣，高浓度盐酸浸出液即为富铈的氯化铈溶液，其铈含量超过95％，且铈的回收率也达90％。(3)以盐酸两步浸取法制得的氯化铈溶液为原料，用碳酸氢铵作沉淀剂，加入聚乙二醇为分散剂生成氧化铈前驱体一碳

4、酸铈，碳酸铈在一定温度下焙烧制得所需的氧化铈粉体。(4)采用Ⅺ王D，SEM对合成的氧化铈粉末进行表征。由xRD衍射图可知合成的氧化铈单晶的粒径在20．5纳米左右，扫描电镜图表明所合成颗粒的粒径小于100纳米。关键词：焙烧动力学：氧化铈；沉淀；氟碳铈矿；碳酸氧铵ABSTRACTRoASTINGl(INETlCSoFBASTNASITEANDPREPARATIoN0FSUPERFINEPoLIISHINGPoWDERChineserareeanllresource，occupying53．5％ini11dustrialreserve，isa

5、tthetopoftlleworld．Rareea“helements，印pliedinmanypartsofmodemindustry，enioythehonorofpreciousresourceofnewmaterial．NowtheseriousDroblemisthatalll(indsofrareeanhelementsareuseduIlequally．Inordertotransfb耐ngtherichinresourcetodominanceineconomics，itisakeyprojecttoexploreand

6、makethebestuseofthehighcontaimentrareearth，especiallytheresearchofceriumforitshighcontainmemalTlongtllerareearth．CeriumdioXide，al(indofche卵rareeanh，isusedeXtensivelyinmeworld．Theceriumutilizationwasconciselyin仃oducedint11isp印er-Fortllespecialelecm)nconfiguration，theceriu

7、mrepresentsIIIandⅣvalence．Accordingtheuniquechemicalpmperty，廿leceriumchloridewaspreparedbyleachingwit

8、lhydrochloricacidmtwosteps，followedbyproducingt11esuperfineceri啪dioxidepowderbyprecipitationwitllammoniumbicarbonate．Themainachievememsofthedissertationareshownast11efol

9、lowing：(1)RoastingkineticsofbasmasitewithsodiumcarbonateAs砌oumofHFwasproducedby仃adi!tionaltechnology诵th