铈磨料的制造方法技术

一种可自由控制氟含量的铈磨料的制造方法，其特征在于，用化学方法将碱金属、碱土金属以及放射性物质分离除去，制成这些物质含量减小了的、以铈为主要成分的轻稀土原料，然后用氢氟酸将该原料部分氟化，接着进行焙烧。该方法使碱金属和碱土金属和放射性物质的含量大为减小，且可消除氧化镧的不良影响，提高磨料的磨削力。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及以氧化铈为主要成分的铈磨料的新制造方法。
技术介绍
铈磨料被广泛用于电视显象管荧光屏、液晶显示元件用玻璃、各种光学玻璃和平板玻璃等的磨削。铈磨料根据其CeO2(氧化铈)的含有率而分为高铈磨料和低铈磨料，氧化铈的含有率高，则磨削力也大，成本增加。低铈磨料是氧化铈含有率在50％左右或低于50％，其余由La2O3(氧化镧)、Nd2O3(氧化钕)、Pr5O11(氧化镨)等轻稀土氧化物组成的混合稀土氧化物磨料。本专利技术适用于低。作为铈磨料的原料，目前使用从磷铈镧精矿、氟碳铈精矿得到的精炼铈等。磷铈镧矿的资源很丰富，但由于含较多的钍和铀等放射性元素，为此，需要进行复杂的处理。因此，从磷铈镧矿制备铈磨料的原料，成本很高。所以，目前主要使用氟碳铈精矿作为较廉价的低铈磨料的原料。氟碳铈石是氟化碳酸稀土(R(CO3)F)，原矿石以矿脉型矿床形式存在，例如，将含量为12％的氟碳铈矿石通过磁选选矿或浮选选矿除去方解石、重晶石、硅石而提炼成精矿。若以氧化物换算重量表示代表性的山口矿山(mountain pass矿山)的氟碳铈精矿的组成，则例如为CeO235％，La2O324％，Nd2O38％，Pr6O113％，其他稀土氧化物0.7％，总稀土氧化物68～73％，强热减量20％，将非稀土元素含量换算成氧化物，则为18％(SrO1％，CaO1.8％，BaO2.7％，F6％，SiO22.5％，P2O51.2％，Fe2O30.6％，SO42.2％)。还含有放射性物质钍和铀，法律上限定其上限在0.135％以下(换算成ThO2计算)。由氟碳铈精矿制造铈磨料的方法为，例如对于精矿的铈和氟含量，根据需要进行成分调整，在添加其他添加剂等之后，粉碎、粒度调整，接着，预干燥。然后，在回转窑或梭式窑中于600～1000℃焙烧，粉碎、分级、并再次进行粒度调整，由此制成成品的铈磨料。
技术实现思路
在日本，由于品质稳定、可稳定地大量供应，因此，至今主要是利用山口矿山生产、作为低铈磨料原料。但由于磨料的组成主要是由该原矿石的产出地和该矿石的选矿方法以及厂商的生产能力决定的，因此，并不是说一定能得到令人满意的铈磨料。例如，由于原料氟碳铈矿石中含有钍和铀等放射性物质，随着近年来对环境问题的日益重视，虽然说是在法定基准以内，但仍希望尽可能地降低铈磨料中的放射性物质的含量。此外，若原料中碱金属和碱土金属元素的含量高，则焙烧时会成为烧结的原因，难以均匀地将氧化稀土焙烧。若焙烧过度，则结晶化度上升，易使被磨削物产生伤痕，而若焙烧不足，则磨削力下降。因此，需要十分小心地调节控制温度，若要大量制造质量保持均匀的产品，对质量管理的要求很高。而且，在原料中，碱性很强的镧是以碳酸镧的形式存在，焙烧后会作为氧化镧而存在于磨料中。碱性很强的氧化镧的存在会使磨具在磨削时发生气孔堵塞，对磨削面的磨料水性浆料的循环产生不利影响。尤其是对低铈磨料而言，由于镧含量较高，因此容易产生问题。在氟碳铈精矿中，由于含有的氟使镧转换成氟化镧，上述问题得到缓解，但氟含量取决于氟碳铈精矿的组成，上述问题并不一定得到充分缓解。因此，有另外添加氟化稀土成分的，但该方法也并非能完全解决问题。此外，在低铈磨料中，尤其是氟的含量与磨削力密切相关，氟含量对制造磨削力大、耐久性好的铈磨料而言，是十分重要的因素。即，当含有氟化稀土成分时，在玻璃表面，除机械性摩擦磨削外，还形成一种水合侵蚀层，生成硅氟化物，据说能促进磨削。因此，对铈含量小的铈磨料而言，氟含量的调整十分重要。因此，希望有一种能降低碱金属和碱土金属、放射性物质的含量，从镧的影响及磨削力的角度考虑，可自由调节氟含量的制造铈磨料的方法。本专利技术者对此进行了深入的研究，结果发现了一种能解决上述问题的。即，在本专利技术中，将含有包括铈和镧在内的轻稀土物质、碱金属、碱土金属和放射性物质的稀土精矿粉碎，用化学方法尽量将稀土以外的成分如碱金属、碱土金属以及放射性物质等分离除去，制成碱金属、碱土金属和放射性物质等含量减小了的、以铈为主要成分的轻稀土原料，然后用氢氟酸使其部分氟化，接着进行焙烧。作为含有包括铈和镧在内的轻稀土物质、碱金属和碱土金属、放射性物质的稀土精矿，可使用氟碳铈精矿以外的稀土精矿如复杂矿精矿等，也可使用氟碳铈精矿。从成本上考虑，以中国复杂矿精矿为宜。用化学方法分离除去碱金属、碱土金属和放射性物质时，最好采用包括下述一系列方法在内的公知的矿物化学处理方法用浓硫酸处理使稀土物质可溶化、用热水提取使不溶解成分分离、通过形成复盐而进行结晶化分离、通过中和、盐酸处理和pH调节而除去铁、放射性物质、用溶剂提取分离钕等有效成分以及通过碱处理使氯化物转换成碳酸盐。精矿中的氟在初期的硫酸焙烧中被完全除去。当用氢氟酸将以化学方法分离除去碱金属、碱土金属和放射性物质而得到的轻稀土原料氟化时，根据反应的氢氟酸量，轻稀土原料中的稀土物质被同等地氟化。作为反应的氢氟酸量，以使轻稀土原料中所含的镧中和并变成氟化镧的量为最低值，以焙烧中该氟化稀土物质不烧结的量为最高值。最终产品铈磨料中的氟含量最好为3～9％，若要求高磨削性，则最好为5～7％。因此，应据此选择氢氟酸量。在本专利技术中，并不一定要以稀土精矿为起始物质，也可以碱金属、碱土金属和放射性物质被以化学方法分离除去、这些物质的含量减小了的以铈为主要成分的轻稀土原料为起始物质。此外，作为碱金属、碱土金属和放射性物质被分离除去、这些物质的含量减小了的以铈为主要成分的轻稀土原料的组成，最好含有氧化物换算值在35重量％以上的轻稀土成分，且铈占总稀土氧化物的50重量％以上，碱金属氧化物在0.5重量％以下，碱金属和碱土金属氧化物之和在1.5重量％以下，氧化钍和氧化铀之和在0.05重量％以下。除用氢氟酸进行部分氟化外，也可采用添加以铈为主要成分的氟化稀土物质的方法，通过添加氟化稀土物质，可降低产品中氧化镧的比例，还有，焙烧时，氧化镧与氧化铈以及氟反应，形成CeLa2O3F等基体，对磨削产生有利影响。至少，为不对磨具产生不利影响，最好尽量降低产品中氧化镧的含量。此外，最好将最终产品中的氟含量控制在3～9％。具体实施例方式将中国白云矿稀土复杂矿精矿(稀土氧化物换算含量为30％)粉碎，经硫酸焙烧处理，制成稀土硫酸盐粉。其间，HF、CO2、SO3等挥发。用水提取稀土硫酸盐粉，将BaSO4、CaSO4、SiO2等不溶性残渣分离。往硫酸稀土溶液中加入食盐，使之作为氯化钠的复盐结晶析出，然后，用氢氧化钠制成氢氧化稀土饼。使其与盐酸反应而氯化，调整pH，控制酸度，将Th、Fe等难溶性氢氧化物和不溶性硅成分分离除去。用溶剂从氯化稀土溶液中提取氯化钕，并用碳酸氢铵处理以残余的氯化铈为主要成分的稀土氯化物，得到轻碳酸稀土原料。氢氧化稀土物质也可考虑用作磨料原料，但碳酸稀土物质使用方便。若换算成氧化物(重量％)来表示一例轻碳酸稀土原料的组成，则CeO223.0％，La2O310.0％，Nd2O32.0％，Pr6O114.8％，其他稀土0.3％，总稀土40.1％，强热减量58.35％，非稀土组成物1.55％(Na2O0.10％、SrO+CaO+BaO0.55％、Cl0.40％、Fe2O30.10％、SO40.35％)。用氧化钍换算的放射性物质的量在贝克勒耳水平上基本文档来自技高网...

【技术保护点】
铈磨料的制造方法，其特征在于，在轻稀土原料中掺入氢氟酸或氟化稀土，然后在６００－１００℃焙烧，所述轻稀土原料含有换算成氧化物在３５重量％以上的轻稀土，铈占总稀土氧化物的５０重量％以上，且碱金属氧化物在０．５重量％以下，碱金属和碱土金属氧化物之和在１．５重量％以下，氧化钍和氧化铀之和在０．０５重量％以下。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：久恒哲史，远藤一明，角田毅弘，
申请(专利权)人：清美化学股份有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]