一种光学玻璃用稀土材料的处理方法与流程

1.本发明涉及稀土材料的处理，特别涉及一种光学玻璃用稀土材料的处理方法。


背景技术：

2.目前，镧系光学玻璃广泛的应用于摄像头，在其组分中含有较多的稀土氧化镧(la2o3)，具有高折射率低色散的特性，它是制作光电产品读写镜头和成像镜头必备的高品质光学玻璃新材料，能有效地扩大镜头的视场，改善仪器的成像质量，使镜头小型化，轻量化。添加在摄像头玻璃中的镧是一种稀土金属元素，说起稀土元素，它在地壳中的赋存状态主要有三种：(1)稀土元素参加矿物的晶格，构成矿物必不可少的组成部分，这类矿物通常称之为稀土矿物；独居石(repo4)、氟碳铈矿([la、ce]fco3)都属于此类。(2)稀土元素以类质同象置换矿物中的ca、sr、ba、mn、zr等元素的形式分散在矿物中。这类矿物在自然界中较多，但是大多数矿物中的稀土含量较低，含稀土的萤石、磷灰石均属于此类。(3)稀土元素呈离子吸附状态赋存于某些矿物的表面或颗粒之间，这类矿物属于风化壳淋积型矿物，稀土离子吸附于哪种矿物与该矿物风化前所含矿母岩有关。
[0003]
稀土元素镧广泛存在于独居石和氟碳铈矿中，传统的处理方法中，主要是利用干法或水磨的方法将其破碎，然后在升高的温度下用浓氢氧化钠水溶液处理破碎了的矿石，比如美国专利us2811411a中描述的方法，把独居石砂破碎到100％的颗粒通过网眼为74微米的筛子，95至98％的颗粒通过网眼为44微米的筛子，该方法中还指出，如果独居石砂破碎的更为精细的话，用氢氧化钠进行分解更为圆满，反应时间则更短。破碎了的独居石砂用重量浓度为30至70％的氢氧化钠溶液加以处理，温度为135至220℃，反应时间1至3小时。氢氧化钠和独居石砂的重量比2至3之间。但是该方法的直接缺陷就是需要对独居石砂进行精细的破碎，需要消耗大量的能量；此外，在干法破碎的情况下，精细破碎容易产生细微的粉尘，造成环境污染，或需要投入粉尘处理设备导致处理成本过高；在水磨破碎的情况下，矿石浆在破碎机出口被稀释，所以后续用氢氧化钠进行分解要在浓的介质中进行。因此，必须让矿石浆沉降以便在破碎后尽可能地把水抽取出来。因此，必须要有一台沉降槽或者一台过滤器(投资更高)。沉降后的矿石浆往往含有25至40％的水，这就需要在以后的阶段，使用大量价格昂贵的片碱以达到所需的碱浓度。
[0004]
又如，公告号为cn1009115的中国专利公开了一种稀土金属矿石的处理方法，该方法包括以这种矿石的破碎为第一阶段，然后以浓碱金属氢氧化物水溶液在升高的温度下分解破碎了的矿石为第二阶段，其特点是，在浓碱金属氢氧化物水溶液存在下进行破碎，温度低于或等于100℃。这种方法可以避免矿石的深度破碎，并且在破碎过程中可以实现矿石的预分解。但是，采用上述的方法仍旧需要对矿石进行从大颗粒到小粒径的破碎处理，仍旧需要耗费较多的能量。


技术实现要素：

[0005]
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种光学玻璃用稀土材料的处理
方法，该方法实现稀土材料的高效率破碎，实现节省能耗的目的。
[0006]
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
[0007]
一种光学玻璃用稀土材料的处理方法，所述的方法包括对稀土金属矿石进行破碎处理使其外表温度达到70-100℃，然后立即向稀土金属矿石颗粒表面喷淋液氮，并静置3-5min；
[0008]
以及，重复上述破碎升温和喷淋液氮并静置的步骤直至95至98wt.％的稀土金属矿石颗粒的粒径低于45微米。
[0009]
在进一步的技术方案中，所述的稀土金属矿石预先经过粗略破碎处理。
[0010]
在进一步的技术方案中，所述稀土金属矿石的粒度为10-30目。
[0011]
在进一步的技术方案中，所述液氮的喷淋量为100-600ml/s。
[0012]
在进一步的技术方案中，所述的方法还包括，向破碎处理后的稀土金属矿石颗粒中加入强碱性溶液，搅拌混合均匀后升温至120-150℃，保温处理至少3小时。
[0013]
在进一步的技术方案中，所述强碱性溶液的浓度为30-65％的重量浓度。
[0014]
在进一步的技术方案中，所述的强碱性溶液为48-58％重量浓度的工业用钠碱液。
[0015]
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
[0016]
本发明提供的光学玻璃用稀土材料的处理方法，按照传统的方法对稀土金属矿石进行破碎处理，在破碎处理的过程中，由于摩擦导致稀土金属矿石升温，并产生较多粉尘，通过向稀土金属矿石颗粒表面喷淋温度极低的液氮，使得稀土金属矿石的外表温度骤降，进而由于稀土金属矿石的内外温度差导致其爆裂，提高了稀土金属矿石的破碎效率；并且，通过液氮的喷淋，达到降尘的目的，避免了破碎处理过程中产生的环境污染；以及，通过液氮的喷淋使得破碎设备整体冷却，避免长期高温工作对破碎设备运行的稳定性和寿命产生影响。
[0017]
通过本发明提供的处理方法，以较低的成本实现了稀土金属矿石的高效干法破碎，直接实现了能耗的降低；直接避免了水磨破碎导致稀土金属矿石体量的增大，避免了后续需要更多的碱源来达到高浓度的处理要求；以及，本发明通过液氮的喷淋处理避免破碎稀土金属矿石的过程中产生的粉尘污染，并且，液氮仅仅会降低稀土金属矿石颗粒的温度而不会引入新的杂质，并不会对后续稀土金属产品的品质产生影响。也即，本发明提供的处理方法具有较好的应用前景。
[0018]
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式中予以详细说明。
具体实施方式
[0019]
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐明本发明。
[0020]
本发明中，所述的光学玻璃用稀土材料，具体指的是应用于摄像头的镧系光学玻璃，该稀土材料具体指的是稀土金属镧，稀土金属镧存在于独居石(repo4)和氟碳铈矿([la、ce]fco3)这类的稀土矿物中。传统的方法实现该稀土元素的富集利用存在诸多弊端。为此，本发明提供了一种光学玻璃用稀土材料的处理方法，所述的方法包括对稀土金属矿石进行破碎处理使其外表温度达到70-100℃，然后立即向稀土金属矿石颗粒表面喷淋液氮，并静置3-5min；以及，重复上述破碎升温和喷淋液氮并静置的步骤直至95至98wt.％的
稀土金属矿石颗粒的粒径低于45微米。
[0021]
本领域人员知晓，常规的稀土金属矿石的破碎过程必然会伴随着温度的升高，以及，不可避免的产生粉尘，为此，本技术的发明人在稀土金属矿石温度升高后，立即喷淋液氮，通过温度极低的液氮降低稀土金属矿石的表面温度，导致其内外温度差异较大，进而发生爆裂，促使稀土金属矿石更高效的达到要求的粒度，而直接降低了破碎的能耗；此外，由于液氮的喷淋，直接抑制了粉尘的产生，避免了对环境产生的污染；进一步的，液氮的使用并不会在稀土金属矿石中引入新的杂质，不会对后续稀土金属产品的品质产生影响。
[0022]
根据本发明提供的方法，本发明中，为了获得更好的破碎效果，所述的稀土金属矿石预先经过粗略破碎处理。进一步优选的，所述稀土金属矿石的粒度为10-30目。
[0023]
根据本发明提供的方法，液氮的喷淋量会直接影响稀土金属矿石的爆裂效果，若喷淋量过少，达不到较好的降温效果，而喷淋量过多，又会导致成本的上升，作为优选的，本发明中，所述液氮的喷淋量为100-600ml/s。
[0024]
根据本发明提供的方法，所述的方法还包括，向破碎处理后的稀土金属矿石颗粒中加入强碱性溶液，搅拌混合均匀后升温至120-150℃，保温处理至少3小时。本发明中，通过在粒度满足要求的稀土金属矿石颗粒中加入浓的碱性溶液，最终实现稀土金属以氢氧化物的形式被富集利用。
[0025]
进一步的，本发明中，所述的碱性溶液可选择本领域人员所常知的氢氧化钠、氢氧化钾或其混合物。
[0026]
根据本发明提供的方法，所述强碱性溶液的浓度为30-65％的重量浓度。进一步优选的，所述的强碱性溶液为48-58％重量浓度的工业用钠碱液。
[0027]
以下通过具体的实施例对本发明提供的处理方法做出进一步的说明。
[0028]
实施例1
[0029]
将一独居石(具体组分为：reo：54.23％，tho2：4.15％，cao：1.98％，tio2：1.68％，zro2：2.59％，sio2：3.12％，fe2o3：2.82％，u3o8：1.12％)预破碎至20目；
[0030]
然后对上述独居石进行进一步的破碎使其表面温度达到80℃，然后喷淋液氮，液氮的喷淋量为500ml/s，静置5min；
[0031]
然后继续开启破碎，使其温度达到70℃，继续喷淋液氮，液氮的喷淋量为500ml/s，静置5min；
[0032]
再重复上述操作2次，发现97.6wt.％的稀土金属矿石颗粒的粒径已经低于45微米；
[0033]
向上述稀土金属矿石颗粒中加入氢氧化钠溶液(浓度为52％重量浓度的工业用钠碱液)，搅拌混合均匀后升温至140℃，保温处理3.5小时，获得的分解收率(稀土金属和钍的磷酸盐转化成相应的氢氧化物的转化率)为98.3％。
[0034]
经测算，以氢氧化钠的总量算，氢氧化钠/稀土金属矿石的重量比为0.83，这比传统的处理方法中，氢氧化钠的使用量已经大大降低了。
[0035]
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的特点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书
及其等效物界定。