专利名称：：一种制备稀土化合物均匀微粉的装置和工艺的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种制备稀土化合物均匀微粉的装置和利用此装置制备稀土化合物均匀微粉的工艺。
背景技术：
：超微粉体粒子的形成包括两个过程，即成核过程和粒子生长过程。要想得到均匀的粉体材料使这两个过程分开是关键技术。而在稀土化合物合成领域，由于化学沉淀法具有工艺简单、可精确控制化学组成的特点，而被广泛采用，并已延伸到稀土氧化物、稀土抛光粉、稀土荧光材料、稀土共淀物、稀土催化材料等稀土材料的制备领域。目前沉淀法采用的合成装置主要是机械搅拌反应釜。但搅拌反应釜作为沉淀反应的唯一设备，不能使粉体粒子的成核过程和生长过程很好的分开，因此获得的产品一致性差、成品率低、粒度、比表面等指标宽泛，产品稳定性不好。为此出现了各种各样的特殊反应器装置和方法来制备高质量的产品。专利CN1116146A公开了一种在重力场下制备超微颗粒的方法，利用超重力装置作为强化反应器完成化学沉淀法反应，产物粒度分布狭窄，粒度细小，但该装置由于运动部件复杂，防护要求高，且升温和控温存在一定难度，对某些产品不容易连续化生产。中国专利ZL01127978公开了液相纳米粉体及纳米粒子聚集结构材料的制备方法，该方法能使纳米粒子的粒径大小可控，粒度均匀、分散性好，产量高、工艺简单、能耗少。这种方法使粒子在成核后被输出，没有足够的生长时间，使制得的粒子稳定性差，容易团聚。对制备粉体材料来说，很好的使粒子的成核过程和晶化过程分开，制备出均匀的超细粉体材料成为大家的研究目标。目前在制备粉体材料时使这两个过程分开的装置和制备方法还没有出现。
发明内容本发明提供了一种制备稀土化合物均匀微粉的装置和利用此装置制备稀土化合物均匀微粉的工艺。可以制备出超细的稀土化合物粉体。一种制备稀土化合物均匀微粉的装置，该装置由静态混合反应器，带有搅拌浆的均匀晶化槽、稀土料液储槽、沉淀剂料液储槽及流量、温度、转速控制系统构成，静态反应器至少有两个进料口，分别为进料口l和进料口2，可保证稀土料液和沉淀剂料液分别进入反应器。本发明采用管道实现连接，将料液储槽、泵、静态反应器进料口1相连接，而将沉淀剂储槽、泵、静态反应器进料口2相连接；静态反应器出口和均匀晶化槽相连接；采用泵进行稀土料液和沉淀剂的输送，为保证精确输送，配备流量控制系统，静态混合反应器选用料液在其中以活塞流管道方式输送的静态反应器，本发明的制备稀土化合物均匀微粉的装置，其中的稀土料液储槽、沉淀剂储槽、静态混合物反应器(该反应器市场有售，可用牌号为SK型的静态混合反应器)和均匀晶化槽均配备加热或保温装置以及控温系统，温度控制在18-100'C。本发明的制备稀土化合物均匀微粉的装置，其稀土料液储槽、沉淀剂储槽或静态混合物反应器外壁夹套采用油浴、水浴、水蒸气或熔盐加热介质进行加热。采用本发明的装置制备稀土化合物沉淀的工艺，其工艺步骤为1)将配制好的稀土料液和沉淀剂分别存储在各自料槽内，并对其加热保温；2)按确定的流速同时泵入静态混合反应器中，在一定温度下两股料液在反应器内流动过程中充分混合，形成带晶核的浆料；3)浆料进入均匀晶化槽保温陈化得到均匀化合物前驱体；4)经过滤、洗涤、干燥、焙烧得到获得粒度分布均匀的稀土化合物微粉，其中值粒径在0.3um—10um之间可调，粒度分布为(Dso-Dk))/D5()<2。一种制备稀土化合物均匀微粉的工艺，稀土化合物为单一或复合稀土碳酸盐、稀土氧化物、稀土草酸盐、稀土氢氧化物、稀土磷酸盐、稀土氟化物及稀土和其它金属的复合化合物。本发明制备稀土化合物均匀微粉的工艺中利用的稀土料液为可溶性稀土盐类，包括单一或复合稀土硝酸盐、稀土醋酸盐、稀土氯化物或稀土硫酸盐。本发明制备稀土化合物均匀微粉的工艺，沉淀剂包括碳酸氢铵、碳酸钠、碳酸氢钠、氨水、氢氧化钠、草酸、草酸铵、草酸钠、磷酸、磷酸铵、磷酸氢铵、磷酸钠、磷酸氢钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、氢氟酸、氟化铵、氟化钠中的一种或两种以上。本发明专利将静态反应装置应用于直接快速成核过程，可保证晶核在瞬间生成后，可迅速脱离原有反应体系，进入带搅拌的均匀晶化槽进行晶核长大，从而不会干扰后面晶核的生成，可有效将成核和晶核长大过程分隔。本发明的装置用于碳酸稀土、稀土氢氧化物、稀土氟化物、草酸稀土和磷酸稀土及稀土和其他金属的复合化合物的沉淀合成。通过将静态混合器和带搅拌的均匀晶化槽进行配置，该套合成装置的主要特点1、产品的中值粒度主要集中在亚微米到微米区间域，粒度分布范围窄小，粒度均匀性好；2、该设备关键合成部位没有运动部件、维修简单；3、设备产能高，产能的取决于料液的流速和管径。利用本发明的装置及制备工艺制备出的稀土化合物具有颗粒均匀，粒度分布窄，晶化程度好，稳定性好，团聚少。工艺也比较简单，容易实现工业化。说明书附图图1是本发明的设备装置图。图1中，l为稀土料液储槽，2为沉淀剂储槽，3为料液泵，4为沉淀剂泵，5为静态混合反应器，6为均匀晶化槽，7为前驱体的后处理工序。具体实施例方式下面给出的实施例只是对本发明给进一步的描述，本领域的技术人员对本发明所作的修改和改进均在本发明权利要求限定的保护范围内。实施例1室温下，分别配制浓度为0.5mol/L的氯化稀土溶液和1.5mol/L的碳酸氢铵溶液各50L，放入稀土料液储槽和沉淀剂储槽，启动计量泵，通过进料口1和2同时打入静态化合反应器中，在反应器中混合液的流速为1.5m/s，从反应器中生成的含沉淀浆液直接进入带搅拌的均匀晶化槽中，加热搅拌2h后，浆液过滤、洗涤后直接焙烧得到稀土氧化物粉体。粒度分布见表l。实施例2室温下，分别配制浓度为0.5mol/L的氯化稀土溶液和1.5mol/L的碳酸钠溶液各50L，放入稀土料液储槽和沉淀剂储槽，同时启动计量泵，通过进料口l和2同时打入静态化合反应器中，在反应器中混合液的流速为0.6m/s，从反应器中生成的含浆液直接进入带搅拌的均匀晶化槽中，加热搅拌2h，浆液过滤、洗涤后直接焙烧得到稀土氧化物粉体。粒度分布见表l。实施例3室温下，分别配制浓度为0.5mol/L的氯化稀土溶液和1.5moI/L的碳酸氢钠溶液各50L，放入稀土料液储槽和沉淀剂储槽，同时启动计量泵，通过进料口l和2同时打入静态化合反应器中，在反应器中混合液的流速为lm/s，从反应器中生成的含沉淀浆液直接进入带搅拌的均匀晶化槽中，加热搅拌3h，浆液过滤、洗涤后干燥在低温下焙烧得到稀土碳酸盐粉体。粒度分布见表1。实施例4分别配制浓度为0.25moI/L的氯化稀土溶液和0.8mol/L的氨水各50L，放入稀土料液储槽和沉淀剂储槽，加热到50'C，同时启动计量泵，通过进料口l和2同时打入静态化合反应器中，反应器外加热温度为12(TC，在反应器中混合液的流速为3m/s，从反应器中生成的含沉淀浆液直接进入带搅拌的均匀晶化槽中，加热搅拌2h，浆液过滤、酒精洗涤后直接干燥，在低温下焙烧得到稀土氢氧化物粉体。粒度分布见表l。实施例5室温下，分别配制浓度为0.5mol/L的氯化稀土溶液和1.5mol/L的氢氧化钠溶液各50L，放入稀土料液储槽和沉淀剂储槽，分别加热到95'C，同时启动计量泵，通过进料口1和2同时打入静态化合反应器中，反应器外加热温度为150度，在反应器中混合液的流速为1.2m/s，从反应器中生成的含沉淀浆液直接进入带搅拌的均匀晶化槽中，加热搅拌5h，浆液过滤、洗涤后直接干燥，在15(TC下焙烧得到稀土氢氧化物。粒度分布见表l。实施例6室温下，分别配制浓度为0.3mol/L的硫酸稀土溶液和0.45mol/L的草酸溶液7各IOOL，放入稀土料液储槽和沉淀剂储槽，同时启动计量泵，通过进料口1和2同时打入静态化合反应器中，在反应器中混合液的流速为2，从反应器中生成的含沉淀浆液直接进入从反应器中生成的含沉淀浆液直接进入带搅拌的均匀晶化槽中，过滤、洗涤后直接焙烧得到稀土氧化物粉体。粒度分布见表l。实施例7分别配制浓度为0.5mol/L的硝酸稀土溶液和1.0mol/L的草酸铵溶液各IOOL，放入稀土料液储槽和沉淀剂储槽，加热到7(TC，同时启动计量泵，通过进料口1和2同时打入静态化合反应器中，在反应器中混合液的流速为2m/s，从反应器中生成的含沉淀浆液直接进入从反应器中生成的含沉淀浆液直接进入带搅拌的均匀晶化槽中均匀晶化20min，过滤、洗涤、干燥后，在150'C下焙烧得到稀土草酸盐粉体。粒度分布见表l。实施例8分别配制浓度为0.5mol/L的氯化稀土溶液和硝酸锆的混合溶液、1.0mol/L的草酸钠溶液各IOOL，放入稀土料液储槽和沉淀剂储槽，加热到70'C，同时启动计量泵，通过进料口1和2同时打入静态化合反应器中，在反应器中混合液的流速为2m/s，从反应器中生成的含沉淀浆液直接进入从反应器中生成的含沉淀浆液直接进入带搅拌的均匀晶化槽中晶化20min，过滤、洗涤后直接焙烧得到稀土与锆的复合氧化物粉体。粒度分布见表l。实施例9分别配制浓度为1.0mol/L的醋酸稀土溶液和1.05mol/L的磷酸各50L，放入稀土料液储槽和沉淀剂储槽，室温条件下，同时启动计量泵，通过进料口1和2同时打入静态化合反应器中，在反应器中混合液的流速为lm/s，从反应器中生成的含沉淀浆液直接进入带搅拌的均匀晶化槽中，加热搅拌2h，浆液过滤、酒精洗涤后直接焙烧得到磷酸稀土。粒度分布见表l。实施例10分别配制浓度为1.0mol/L的硝酸稀土溶液和1.2mol/L的磷酸铵各50L，放入稀土料液储槽和沉淀剂储槽，室温条件下，同时启动计量泵，通过进料口1和2同时打入静态化合反应器中，在反应器中混合液的流速为lm/s，从反应器中生成的含沉淀浆液直接进入带搅拌的均匀晶化槽中，加热搅拌2h，浆液过滤、酒精洗涤后直接焙烧得到磷酸稀土。粒度分布见表l。实施例11分别配制浓度为1.0mol/L的氯化稀土溶液和1.0mol/L的磷酸氢铵各150L，放入稀土料液储槽和沉淀剂储槽，室温条件下，同时启动料泵和流量计量装置，通过进料口1和2同时打入静态化合反应器中，在反应器中混合液的流速为lm/s，从反应器中生成的含沉淀浆液直接进入带搅拌的均匀晶化槽中，加热搅拌2h，浆液过滤、酒精洗涤后直接焙烧得到磷酸稀土。粒度分布见表l。实施例12分别配制浓度为1.0mol/L的硝酸稀土溶液和1.1mol/L的磷酸钠各50L，放入稀土料液储槽和沉淀剂储槽，室温条件下，同时启动计量泵，通过进料口1和2同时打入静态化合反应器中，在反应器中混合液的流速为1.8m/s，从反应器中生成的含沉淀浆液直接进入带搅拌的均匀晶化槽中，加热搅拌10h，浆液过滤、酒精洗涤后直接焙烧得到磷酸稀土。粒度分布见表l。实施例13分别配制浓度为1.5mol/L的氯化稀土和氯化钙的混合溶液、1.6mol/L的磷酸氢钠各50L，放入稀土料液储槽和沉淀剂储槽，室温条件下，同时启动计量泵，通过进料口1和2同时打入静态化合反应器中，在反应器中混合液的流速为lm/s，从反应器中生成的含沉淀浆液直接进入带搅拌的均匀晶化槽中，加热搅3h,浆液过滤、洗涤后直接焙烧得到磷酸稀土与磷酸钙的复合物。粒度分布见表l。实施例14分别配制浓度为0.3mol/L的醋酸稀土溶液和0.4mol/L的磷酸氢二钠各50L，放入稀土料液储槽和沉淀剂储槽，室温条件下，同时启动计量泵，通过进料口1和2同时打入静态化合反应器中，在反应器中混合液的流速为lm/s，从反应器中生成的含沉淀浆液直接进入带搅拌的均匀晶化槽中，加热搅拌2h，浆液过滤、酒精洗涤后直接焙烧得到磷酸稀土。粒度分布见表l。实施例15分别配制浓度为1.0mol/L的醋酸稀土溶液和3.2mol/L的氢氟酸各100L，放入稀土料液储槽和沉淀剂储槽，室温条件下，同时启动计量泵，通过进料口1和2同时打入静态化合反应器中，在反应器中混合液的流速为2.2m/s，从反应器中生成的含沉淀浆液直接进入带搅拌的均匀晶化槽中，加热搅拌2h，浆液过滤、酒精洗涤后直接焙烧稀土氟化物。粒度分布见表l。实施例16分别配制浓度为1.0mol/L的醋酸稀土溶液和3.0mol/L的氟化铵各50L，放入稀土料液储槽和沉淀剂储槽，室温条件下，同时启动计量泵，通过进料口1和2同时打入静态化合反应器中，在反应器中混合液的流速为lm/s，从反应器中生成的含沉淀浆液直接进入带搅拌的均匀晶化槽中，加热搅拌2h，桨液过滤、酒精洗涤后直接焙烧得到稀土氟化物。粒度分布见表l。实施例17分别配制浓度为1.0mol/L的硝酸稀土溶液和3.0mol/L的氟化钠各50L，放入稀土料液储槽和沉淀剂储槽，室温条件下，同时启动计量泵，通过进料口1和2同时打入静态化合反应器中，在反应器中混合液的流速为lm/s，从反应器中生成的含沉淀浆液直接进入带搅拌的均匀晶化槽中，加热搅拌2h，浆液过滤、酒精洗涤后直接焙烧得到稀土氟化物。粒度及其分布见表l。上述实施例1-17中所涉及的洗涤、干燥及焙烧工艺条件，系釆用稀土化合物微粉常规工艺条件。<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>权利要求1、一种制备稀土化合物均匀微粉的装置，其特征在于，该装置由静态混合反应器、带有搅拌浆的均匀晶化槽、料液储槽、沉淀剂储槽及流量、温度、转速控制系统构成，静态反应器至少有两个进料口，分别为进料口1和进料口2，可保证稀土料液和沉淀剂料液分别进入反应器，料液储槽、泵、静态反应器进料口1相连接，沉淀剂储槽、泵、静态反应器进料口2相连接；静态反应器出口和均匀晶化槽相连接。2、根据权利要求1的一种制备稀土化合物均匀微粉的装置，其特征在于，采用泵进行稀土料液和沉淀剂的输送，为保证精确输送，配备流量控制系统，静态混合反应器选用料液在其中以活塞流管道方式输送的静态反应器。3、根据权利要求1的一种制备稀土化合物均匀微粉的装置，其特征在于，稀土料液储槽、沉淀剂储槽、静态混合物反应器和均匀晶化槽均配备加热或保温装置以及控温系统，温度控制在18-100'C。4、根据权利要求1的一种制备稀土化合物均匀微粉的装置，其特征在于，稀土料液储槽、沉淀剂储槽或静态混合物反应器外壁夹套采用油浴、水浴、水蒸气或熔盐加热介质进行加热。5、采用权利要求1所述的装置制备稀土化合物均匀微粉的工艺，其工艺步骤为-(1)将配制好的稀土料液和沉淀剂分别存储在各自料槽内，并对其加热保温；(2)按确定的流速同时泵入静态混合反应器中，在一定温度下两股料液在反应器内流动过程中充分混合，形成带晶核的浆料；(3)浆料进入均匀晶化槽保温陈化，得到均匀的稀土化合物前驱体；(4)稀土化合物前驱体经过滤、洗漆、干燥、焙烧获得粒度分布均匀的稀土化合物微粉，其中值粒径在0.3um—10um之间可调，粒度分布为(D9Q—D10)/050<2的稀土化合物。6、根据权利要求5的一种制备稀土化合物均匀微粉的工艺，其特征在于，稀土化合物为单一或复合稀土碳酸盐、稀土氧化物、稀土草酸盐、稀土氢氧化物、稀土磷酸盐、稀土氟化物及稀土和其它金属的复合化合物。7、根据权利要'求5的一种制备稀土化合物均匀微粉的工艺，其特征在于，稀土料液为可溶性稀土盐类，包括单一或复合稀土硝酸盐、稀土醋酸盐、稀土氯化物或稀土硫酸盐。8、根据权利要求5的一种制备稀土化合物均匀微粉的工艺，其特征在于，沉淀剂包括碳酸氢铵、碳酸钠、碳酸氢钠、氨水、氢氧化钠、草酸、草酸铵、草酸钠、磷酸、磷酸铵、磷酸氢铵、磷酸钠、磷酸氢钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、氢氟酸、氟化铵、氟化钠中的一种或两种以上。全文摘要本发明提出一种制备稀土化合物均匀微粉的装置和工艺，该装置由静态混合反应器，带有搅拌桨的均匀晶化槽、料液储槽、沉淀剂储槽及流量、温度、转速控制系统构成，该装置用于单一或复合稀土碳酸盐、稀土氧化物、稀土氢氧化物、稀土氟化物、稀土草酸盐和稀土磷酸盐及稀土和其它金属的复合化合物的沉淀合成。本发明按一定的流速同时将稀土料液和沉淀剂料液加入静态混合反应器中，料液在反应器内流动过程中充分混合，形成带晶核的浆料，浆料进入均匀晶化槽，得到均匀的稀土化合物前躯体，再经过滤、洗涤、干燥、焙烧，获得粒度分布均匀的稀土化合物微粉，其中值粒径在0.3um-10um之间可调，粒度分布为(D<sub>90</sub>-D<sub>10</sub>)/D<sub>50</sub>＜2。利用本发明的装置及制备工艺制备出的稀土化合物具有颗粒均匀，粒度分布窄，晶化程度好，稳定性好，团聚少。工艺也比较简单，容易实现工业化。文档编号B82B3/00GK101306828SQ200710099360公开日2008年11月19日申请日期2007年5月17日优先权日2007年5月17日发明者崔大立,张顺利,朱兆武,李红卫,杨桂林,娜赵,韩业斌,黄小卫,龙志奇申请人:北京有色金属研究总院;有研稀土新材料股份有限公司