氧化鐠外觀呈黑色粉末,密度6.88g/cm3,熔點(diǎn)2042℃,沸點(diǎn)3760℃。不溶于水,能溶于酸生成三價鹽類,導(dǎo)電性良好。其可用于玻璃、冶金,并用作熒光粉添加劑等。氧化鐠是輕稀土產(chǎn)品中的重要產(chǎn)品之一。
因其具有獨(dú)特的理化性質(zhì), 故在陶瓷、玻璃、稀土永磁、稀土裂化催化劑、稀土拋光粉、研磨材料和添加劑等領(lǐng)域獲得應(yīng)用,日益廣泛,前景還是看好。
90年代以來,我國的氧化鐠生產(chǎn)工藝技術(shù)及裝備取得了很大的提高和完善,產(chǎn)品和產(chǎn)量增長較快,不但可供給國內(nèi)應(yīng)用量及市場的要求, 而且有相當(dāng)數(shù)量出口。因此,我國目前氧化鐠的生產(chǎn)技術(shù)、產(chǎn)品及產(chǎn)量、供給國內(nèi)外市場的需求量等均居于世界同行業(yè)之冠。
制備方法
1. 化學(xué)分離法。包括有分步結(jié)晶法,分步沉淀法和氧化法三種。前者基于稀土硝酸鹽的結(jié)晶溶解度的差別而進(jìn)行分離。中者基于稀土硫酸復(fù)鹽的沉淀容度積的不同而進(jìn)行分離。后者基于三價Pr3+被氧化為四價Pr4+而進(jìn)行分離。這三種方法因稀土回收率低,過程繁雜,作業(yè)難,產(chǎn)量小和成本高而未能在工業(yè)生產(chǎn)中被應(yīng)用。
2. 分離法。包括絡(luò)合萃取分離法,皂化P-507萃取分離法。前者用絡(luò)合擠DYPA及N- 263萃取劑對鐠釹富集物的硝酸體系進(jìn)行萃取分離鐠,可得Pr6O11 99% ,收率為98%。但因過程較繁,絡(luò)合劑消耗太高,產(chǎn)品成本高,未被工業(yè)生產(chǎn)所利用。后兩者P-507萃取分離鐠較好,均在工業(yè)生產(chǎn)中被應(yīng)用,但因P- 507萃鐠效率高,P-204損失率較高,故目前在工業(yè)生產(chǎn)中多用P-507萃取分離法。
3. 離子交換法,該法過程長,作業(yè)麻煩和收率不高而生產(chǎn)上極少用,但產(chǎn)品純度Pr6O11≥ 99. 5%,收率≥ 85% ,單位設(shè)備的產(chǎn)量較低。
應(yīng)用
1.在稀土玻璃中的應(yīng)用
在不同組分的玻璃中添加稀土氧化物后,可制成不同顏色的稀土玻璃, 如綠色玻璃,激光玻璃,磁光及光纖維等,其應(yīng)用日益擴(kuò)大。在玻璃中加入氧化鐠后可制成呈綠色的顏色玻璃,具有高質(zhì)量的藝術(shù)價值,又可仿制寶石。這種玻璃在普通日光照射下,觀看像綠色,而在燭光下則幾乎是無色的。故用它可制成假寶石和貴重的裝飾品,色澤誘人,令人喜愛。
2. 在稀土陶瓷中的應(yīng)用
稀土氧化物用于陶瓷的添加劑,可制成許多性能較佳的稀土陶瓷。其中的稀土精細(xì)陶瓷具有代表性。它是用高度精選的原料,采用便于控制的工藝及加工技術(shù),可精確控制陶瓷的組成。其可分為功能陶瓷和高溫結(jié)構(gòu)陶瓷兩種。它們被加入稀土氧化物后,可改進(jìn)陶瓷的燒結(jié)性,致密性,顯微織構(gòu)和物相組成,以達(dá)到滿足不同應(yīng)用的要求。以氧化鐠制成的著色劑的陶瓷釉料,其具有不受燒窯內(nèi)氣氛的影響,呈色穩(wěn)定,釉面明快,可改善理化性能,提高陶瓷的熱穩(wěn)定性和質(zhì)量,增加花色品種,降低成本。在陶瓷顏料和釉料中加入氧化鐠后,可制稀土鐠黃,鐠綠,釉下紅色顏料和白鬼釉,象牙黃色釉,蘋果綠色瓷等,這種藝術(shù)瓷效益高,且出口較好,受到國外的歡迎。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì),全球在陶瓷中應(yīng)用鐠釹量在千噸以上,也是氧化鐠的應(yīng)用大戶。預(yù)計(jì)今后將會有更大的發(fā)展。
3. 在稀土永磁中的應(yīng)用
( Pr,Sm) Co5永磁的最大磁能積(BH)m=27MGθe (216K J/m3)。而PrFeB的(BH)m為40MGθe(320K J/m3 )左右。因此,如采用Pr生產(chǎn)的永磁體在工業(yè)和民業(yè)上還是有應(yīng)用前景的。
4. 在其它領(lǐng)域中的應(yīng)用
在白剛玉的基礎(chǔ)上,加入鐠釹氧化物約0.25%,可制成稀土剛玉砂輪,其磨削性能大為改善。提高磨削率30%到100%,使用壽命提高1倍。氧化鐠對某些材料具有良好的拋光性能,故可作為拋光料進(jìn)行拋光作業(yè),在鈰基拋光粉中含氧化鐠1約7.5%,主要用于光學(xué)眼鏡片,金屬制品,平板玻璃和電視機(jī)顯像管的拋光。拋光效果好,應(yīng)用量較大,已成為目前國內(nèi)的主要拋光粉。此外,石油裂化催化劑中應(yīng)用,可提高催化活性,可用于煉鋼的添加劑,凈化鋼液等??傊趸挼膽?yīng)用在不斷擴(kuò)大,除了單一的氧化鐠形式被使用外, 更多的以混合物的狀態(tài)被使用。