控制溶液的酸度 pH = 1，结晶温度 115 ℃ ，选用 不同的陈化时间进行结晶试验，考察晶体的收率和 杂质的变化情况，结果见表 5。
表 4 晶体冷却方式对硝酸铈收率及杂质含量的影响 Table 4 Effect of crystals cooling methods on the yield and the impurity content of the cerium nitrate
洁净硝酸铈制备工艺的研究内容包括硝酸铈的 结晶参数控制、母液的回收与循环利用条件选择和 重结晶净化过程的优化工艺确定。通过试验研究得 到合理的制备工艺参数和条件。
图 1 洁净硝酸铈制备工艺流程图 Fig. 1 Flow chart of the pure cerium nitrate preparation technique
摘 要： 研究了低杂质洁净硝酸铈的制备工艺，分析了硝酸铈结晶过程中原料液的初始酸度、加热温度、晶体
的冷却速度、陈化时间、洗涤方式对产品质量的影响，母液回收利用的结果； 完成了重结晶过程对硝酸铈纯化除杂 的研究，所得到的硝酸铈中杂质 Fe2 O3 、Al2 O3 、NiO、ZnO、CuO 和 PbO 的含量均小于 0． 1 × 10 － 6 ； 确定了低杂质洁 净硝酸铈合理制备工艺条件。
控制溶液的酸度 pH = 1，结晶温度 115 ℃ 条件 下，以不同的冷却结晶方式进行结晶试验，考察晶体 的收率和杂质的变化情况，结果见表 4。
从表 4 中结果比较可知，在硝酸铈的几种冷却 结晶过程中，选用室温搅拌冷却方式效果最好，得到 的硝酸铈晶体杂质含量较低。 2． 4 不同陈化时间对硝酸铈晶体的影响
36
稀土
第 34 卷
硝酸： 优级纯（ GＲ） 天津化工试剂厂 纯水： （ ≥10MΩ·cm）
1． 2 实验原理与方法 先将碳酸铈和硝酸反应得到硝酸铈溶液，然后
进行浓缩结晶。将此硝酸铈晶体溶解后进行结晶试 验，硝酸铈结晶与重结晶的除杂净化方法是通过升
温改变液体的溶解度使其饱和，从溶液中析出的性 质，使得硝酸铈在晶体中富集，而杂质则在溶液中富 集的方法。其制备试验工艺流程图见图 1。
＜ 1． 0
＜ 1． 0
＜ 1． 0
＜ 1． 0
＜ 1． 0
6
冰浴搅拌
20
39． 76
62． 81
＜ 1． 0
＜ 1． 0
＜ 1． 0
＜ 1． 0
＜ 1． 0
＜ 1． 0 ＜ 0． 5 ＜ 1． 0 ＜ 0． 5 ＜ 1． 0 ＜ 1． 0
表 5 晶体陈化时间对硝酸铈收率及杂质含量的影响 Table 5 Effect of crystals aging time on the yield and the impurity content of the cerium nitrate
NiO
ZnO
＜ 1． 0
＜ 1． 0 ＜ 1． 0 ＜ 0． 5 ＜ 0． 5 ＜ 0． 5 ＜ 0． 5 ＜ 0． 5 ＜ 0． 5 ＜ 0． 5
＜ 1． 0
＜ 1． 0 ＜ 1． 0 ＜ 0． 5 ＜ 0． 5 ＜ 0． 5 ＜ 0． 5 ＜ 0． 5 ＜ 0． 5 ＜ 0． 5
CuO
＜ 1． 0 ＜ 1． 0 ＜ 1． 0 ＜ 0． 5 ＜ 0． 5 ＜ 0． 5 ＜ 0． 5 ＜ 0． 5 ＜ 0． 5 ＜ 0． 5
Fe2 O3
＜ 1． 0
＜ 1． 0 ＜ 1． 0 ＜ 0． 5 ＜ 0． 5 ＜ 0． 5 ＜ 0． 5 ＜ 0． 5 ＜ 0． 5 ＜ 0． 5
Al2 O3
＜ 1． 0
＜ 1． 0 ＜ 1． 0 ＜ 1． 0 ＜ 0． 5 ＜ 0． 5 ＜ 0． 5 ＜ 0． 5 ＜ 0． 5 ＜ 0． 5
杂质含量 /10 － 6
序号 1
陈化时间 /h
不陈化
ＲEO / % 39． 04
收率 /% 73． 97
Fe2 O3 ＜ 0． 5
Al2 O3 ＜ 0． 5
杂质含量 /10 － 6
NiO
ZnO
＜ 0． 5
＜ 0． 5
CuO ＜ 0． 5
PbO ＜ 0． 5
2
0． 5
40． 09
77． 25
＜ 0． 5
＜ 0． 5
＜ 0． 5
＜ 0． 5
＜ 0． 5
＜ 0． 5
＜ 0． 5
＜ 0． 5
3
水浴自然
6． 0
39． 19
61． 85
＜ 1． 0
＜ 1． 0
＜ 1． 0
＜ 1． 0＜Βιβλιοθήκη 1． 04水浴搅拌
8． 0
39． 78
64． 67
＜ 0． 5
＜ 0． 5
＜ 0． 5
＜ 0． 5
＜ 0． 5
5
冰浴自然
18
39． 28
69． 12
关键词： 洁净； 硝酸铈； 制备工艺
中图分类号： O614. 33 + 2
文献标识码： A
文章编号： 1004-0277（ 2013） 05-0035-06
铈化合物具有广泛的用途，在大多数的应用中 其效果与 其 纯 度、物 性 和 杂 质 含 量 等 因 素 有 关［1］。 在稀土元素的分布 上，铈 占 轻 稀 土 资 源 的 50% 左 右。随着高纯铈应用的日益增长，对铈化合物中非 稀土含量指标要求越来越高。目前采用溶剂萃取、 离子交换树脂、萃淋树脂、沉淀法和结晶等方法进行 除杂净化［2 ～ 7］。制备硝酸铈的方法较多，但利用结 晶法制备高纯度、低杂质、洁净的硝酸铈化合物研究 和报导较少。本文利用结晶与重结晶的方法［8 ～ 9］， 进 行 了 去 除 硝 酸 铈 中 非 稀 土 杂 质 （ 包 括 Fe2 O3 、 Al2 O3 、NiO、ZnO、CuO 和 PbO） 的研究试验，确定制 备高纯、低杂质洁净硝酸铈的合理工艺条件。
NiO
ZnO
CuO
PbO
含量
≥99． 999
46． 17
7． 0
170． 0
2． 0
10． 0
5． 0
7． 0
* 收稿日期： 2013-05-31 基金项目： 内蒙古自然科学基金（ 2010MS0210） 作者简介： 杨启山（ 1963-） ，男，山东菏泽人，博士，教授，研究方向： 稀土湿法冶金清洁化工艺。
稀土化合物产品向着高纯化、复合化、洁净化方 向发展。稀土在高技术领域的作用只有在高纯洁净 化后，其各项物理、化学特性才能充分发挥出来。高 纯、洁净铈化合物是荧光、微波、激光、磁光、精密陶
瓷和半导体等材料的基质材料之一，铈化合物具广 泛的作用，在大多数的应用中其效果与其纯度、物性 和杂质含量等因素有关［1］。在稀土元素的分布上， 铈占轻稀土资源的 50% 左右。随着高纯铈应用的 日益增长，对铈化合物中非稀土含量指标要求越来 越 高。 目 前 采 用 溶 剂 萃 取、离 子 交 换 树 脂、萃 淋 树 脂、沉淀法和结晶法制备高纯度、低杂质、洁净的硝 酸铈化合物研究和报导较少。本文利用结晶与重结 晶的方法［8 － 9］，进行了去除硝酸铈中非稀土杂质的 研究试验，确定制备高纯、洁净硝酸铈的合理工艺条 件。
2． 5 硝酸铈母液循环次数对硝酸铈晶体的影响 控制溶液的酸度 pH = 1，结晶温度 115 ℃ ，陈化
时间 1 h，进行结晶试验，结晶母液返回到欲结晶的 硝酸铈溶液中循环利用，考察硝酸铈结晶母液循环 次数对硝酸铈晶体的收率和杂质的影响情况，结果 见表 6。
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稀土
第 34 卷
表 6 硝酸铈结晶母液循环次数对硝酸铈收率及杂质含量的影响 Table 6 Effects of mother liquor circulation times on the yield and the impurity content of the cerium nitrate
2 结果与讨论
2． 1 溶液酸度对硝酸铈结晶过程的影响
进行不同酸度的条件下硝酸铈溶液浓缩结晶试 验，考察晶 体 的 收 率 和 杂 质 的 变 化 情 况，结 果 见 表 2。
序号
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
表 2 溶液酸度对硝酸铈收率及杂质含量的影响 Table 2 Effect of acidity on the yield and the impurity content of cerium nitrate
表 3 结晶温度对硝酸铈收率和杂质含量的影响
Table 3 Effect of crystallization temperature on the yield and the impurity content of the cerium nitrate
序号
1 2 3 4
温度 /℃
113 115 118 120
第 34 卷 第 5 期 2013 年 10 月
稀土 Chinese Ｒare Earths
Vol. 34，No. 5 October 2013
*
低杂质洁净硝酸铈制备工艺的研究
杨启山1 ，赫文秀1 ，杨 卉1 ，马 莹2 ，乔 军2
（ 1． 内蒙古科技大学 化学与化学工程学院，内蒙古 包头 014010； 2． 包头稀土研究院，内蒙古 包头 014030）
＜ 0． 5
＜ 0． 5
＜ 0． 5
3
1． 0
40． 04
83． 02
＜ 0． 5
＜ 0． 5
＜ 0． 5
＜ 0． 5
＜ 0． 5
＜ 0． 5
4
1． 5
39． 71
83． 30
＜ 1． 0
＜ 1． 0
＜ 1． 0
＜ 1． 0
＜ 1． 0
＜ 1． 0
5
2． 0