氧化镱的生产工艺和应用

【背景及概况】

稀土元素是我国的丰产元素，储量占世界总量的，稀土的矿种、元素都占尽优势，稀土的应用日益扩展，仅在农业方面，我国施用稀土的农作物、牧草、林苗已扩展到近种，累计施用面积超过护，进入农田生态系统的稀土肥料约按硝酸稀土计。虽然增产粮棉瓜果等上千万吨，但随着稀土在生物领域应用的不断推广，特别稀土化肥与饲料添加剂的施用，施用量大、涉及面广，加上稀土工业的三废与我国稀土资源的开发对周围环境的污染，使许多原来在地壳中处于稳定态的稀土变成易被生物利用的可溶态稀土，不可避免地进入环境，并通过各种各样的途径进入人体。目前就稀土生理、毒理等问题人们已开展了大量有意义的工作。稀土化合物的纯度直接决定材料的特殊性能，不同洁净度的稀土材料可以制备出不同性能要求的陶瓷材料、荧光材料、电子材料等。目前，随着稀土提炼技术的发展，洁净稀土化合物呈现出良好的市场前景，高性能稀土材料的制备对洁净稀土化合物提出了更高要求。

氧化镱英文名称为Ytterbium(III) Oxide，CAS号为1314-37-0，分子式为O3Yb2，分子量：394.10600；PSA：43.37000；LogP：43.37000。熔点2346ºC，密度9.17。　镱是所有稀土元素中难分离提纯的元素之一。目前工业上多采用液/液萃取法和萃取色层法生产氧化镱 ，纯度一般为95 %～99.9%。也有利用镱变价性质提取99.9 % 氧化镱，还有应用加压离子交换的方法制备99. 9% 氧化镱。但总的说来，纯度大于99.9 % 的高纯氧化镱的生产工艺研究很少见诸文献报道。由于没有高纯氧化镱产品问世，因而限制了对镱的物理、化学性能的进一步研究，也限制了其应用研究。高纯镱的应用目前尚处在研究开发或小规模试用阶段，主要用于光、电、磁以及某些新型功能材料，比如发光材料、光学玻璃、激光元件、传感器、高温超导、医用显影剂、光导纤维、磁悬浮、燃料电池等。加强高纯氧化镱制备工艺研究，对于促进其应用研究，充分发挥我国稀土资源优势具有重要意义。

【生产工艺】

一种氧化镱的提取纯化方法，包括如下步骤：

1、待提纯液配置：配置待提纯氧化镱混合溶液；

2、中间剂配置：配置延缓剂和淋洗剂，延缓剂为Cu(NO3)2·3H2O、水和硝酸配置而成，淋洗剂为固体EDTA酸、水和氨水配置而成；

3、分离柱准备：分离柱作为离子交换的载体；

4、淋洗柱转型：对分离柱用步骤2中的延缓剂进行转型；

5、吸附操作：步骤1中配置的氧化镱混 合溶液与分离柱进行吸附操作；

6、淋洗操作：通过淋洗剂对步骤5中的分离柱进行淋洗操作；

7、对步骤6中由淋洗剂淋洗后收集的液体分批次按体积收集，并进行取样分析纯度，集中沉淀合并收集；

8、废液处理。

【应用】

氧化镱主要用于制造计算机的磁泡材料，使磁泡贮存器具有高速度、大容量、小体积、多功能等特点；还可用于制造永磁材料、光学玻璃、陶瓷的着色剂、激光材料、催化剂、化学助剂等；此外还可用于制备稀土上转换发光材料、无线电陶瓷和磁泡材料，也是光学玻璃和石英玻璃光纤的添加剂。应用举例如下：

用于制备一种低热膨胀、低晶化程度的含碳化硼和氧化镱的熔融石英陶瓷材料。国内多家研究机构进行了熔融石英及熔融石英陶瓷材料的烧结、晶化行为、晶化抑制的研究，一些研究者采用单一的Si3N4、Yb2O3等作为添加剂引入到熔融石英陶瓷基体中，获得了一定的析晶抑制 效果，但是随着温度升高到1300℃以上温度时，熔融石英仍会出现较明显的析晶现象，因此需要进一步提 高熔融石英析晶的抑制效果。采用碳化硼和氧化镱的微细颗粒引入到熔融石英陶瓷材料粉体中，经成型及高温烧结后制得含碳化硼和氧化镱的熔融石英陶瓷材料，与单独引入碳化硼或氧化镱的熔融石英陶瓷材料比较，或与空白试样比较，该陶瓷材料具有晶化程度低、热膨胀系数小等优点，是一种使用安全、可靠性高的熔融石英陶瓷材料。该陶瓷材料所用原料以及原料的重量百分比为：熔融石英细粉97～99％，碳化硼和氧化镱混合细粉1～3％。该陶瓷材料制备包 括以下步骤：坯料制备；坯体成型；坯体干燥；坯体烧成。该陶瓷材料可为我国玻璃熔制、钢铁及有色金属冶金、电子、军工导弹、航天器等领域提供一种新型高温结构材料，具有广阔的应用前景及强化国防的意义。

【参考文献】

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[4] 申书斌；卜景龙；王志发；张兴琴；王榕林；王瑞生.含碳化硼和氧化镱的熔融石英陶瓷材料的制备方法. CN201110336808.3，申请日2011-10-21