1、国家标准无水氯化铈送审稿编制说明 1 任务来源 1.1 任务背景 无水氯化铈作为稀土新型材料主要用于催化剂、闪烁晶体的激发剂、稀土金属 和稀土合金的原料，目前尚无国家标准和国际标准，以客户需求为指标。包头市世 博稀土萃取装备有限公司和包头市京瑞新材料有限公司均从 2006 年开始工业规模 生产无水氯化铈产品，掌握了不同用途用户对无水氯化铈产品的质量需求，结合国 内生产情况，随着无水氯化铈应用领域的不断扩大及生产技术的不断进步，因此有 必要根据生产厂家的技术水平与市场需求制定无水氯化铈产品国家标准，以适应市 场需求。 国内主要有包头市世博稀土萃取装备有限公司、包头市京瑞新材料有限公司和 湖南益阳
2、鸿源稀土有限责任公司等进行工业规模生产，在国内和国际市场上占有较 大的份额。 国外主要有奥地利国的特雷巴赫公司生产，产能 10 吨/月，现已停产，主要从 国内采购。 1.2 任务来源 根据稀土标委【2014】23号文件关于召开2014年第一批稀土国家标准制修订 计划项目启动会的通知由包头市世博稀土萃取装备有限公司、包头市京瑞新材料 有限公司、包头稀土研究院作为起草单位承担无水氯化铈国标准的制定任务。 计划号20140032-T-469，完成年限2015年，根据文件要求，包头市世博稀土萃取 装备有限公司、包头市京瑞新材料有限公司、包头稀土研究院填报了标准制（修） 订项目落实任务书。 1.31.3
3、 起草单位情况起草单位情况 包头稀土研究院是一个以稀土资源的综合利用为宗旨，以稀土冶金、环境保护、 新型稀土功能材料及专用设备、稀土在传统产业中的应用为研究重点的、全国最大 的稀土科研开发机构，是国家 242 个改制院所之一。建院以来共承担国家科技攻关、 “863”项目、省部级以及为企业服务的各类课题 1800 多项，获省部级重大科技成 - 1 - 果和专利 700 多项，在稀土选矿、稀土冶金、环境保护、稀土功能材料及专用设备、 稀土应用等领域的一大批成果，已在生产中得到了成功的应用，为中国稀土工业做 出了重大贡献。 包头市世博稀土萃取装备有限公司成立于 1998 年，是一家集萃取装备制造和
4、稀土萃取分离开发、生产及销售为一体的综合性企业。萃取工业装备是以 CTL- 500FB 型离心萃取机和数字化流量系统制造为核心，完善的自动控制及其全功能操 作软件以及配套设施为支撑，可根据客户各种萃取工艺提供成套全自动离心萃取分 离生产线装备。公司同时拥有一条年处理包头矿碳酸稀土 5000 吨的离心萃取分离 生产线和一条年处理 3000 吨钕铁硼废料稀土回收生产线，为客户提供镧、铈、镨 钕和镝的氧化物、氟化物、碳酸盐等稀土产品。世博公司从 2004 年开始无水氯化 铈制备工艺的研发，研发成果获得国家发明专利无水氯化铈的制备方法 （CN100357183C） ，应用该成果建成无水氯化铈生产线，稳
5、定生产适用于医药中间 体的无水氯化铈产品。 包头市京瑞新材料有限公司成立于 2002 年，是一家从事中重稀土分离的国家 高新技术企业，公司建有内蒙古自治区级工程技术研究中心，主要从事稀土新产品 的开发，先后承担过国家科技型中小企业创新基金、国家火炬计划和国家 863 项目 （子课题） ，具有一定的研发和创新能力。公司从 2004 年开始单一无水氯化稀土制 备工艺的研究，研发出以水合氯化铈为原料、氯化铵为氯化剂、程序升温法制备无 水氯化铈的工艺，应用该工艺于 2005 年建成年产 20 吨无水氯化铈和无水氯化铈中 试生产线，并于 2009 年建成年产 100 吨高纯无水氯化铈和氯化铈生产线。在生
6、产 过程中无水氯化铈产品建立了较完善的工艺操作制度和分析检测制度，产品检测内 容和检测数据得到用户的认可，无水氯化铈产品的生产和科研能力处于国内领先地 位。公司在无水氯化铈生产工艺获国家发明专利一项，为“一种程序升温法制备高 纯无水氯化铈和氯化铈的方法（ZL201110346254.5） ” 。 2 本标准编制计划 本标准编制计划如下： 2014 年 06 月2014 年 10 月：调研、查阅资料，了解国内外无水氯化铈的生产 - 2 - 动态及应用领域的变化，完成资料的消化吸收,编写初稿、编制说明。组织相关人员 对标准初稿及编制说明进行讨论，形成标准征求意见稿。 2014 年 10 月2015
7、 年 07 月：完成并发出标准的征求意见稿，根据反馈回来的 意见和建议完善标准的征求意见稿，形成预审稿。 2015 年 07 月2015 年 08 月：通过开会交流，广泛征求大家意见，通过对各单 位以及与会专家的意见和建议进行归纳整理，完成无水氯化铈标准的送审稿。 2015年09月2015年11月：稀标委召集专家对送审稿进行审定。 2015年11月2015年12月：根据2015年稀标委会议专家评审要求及会后稀标委 对国标格式和内容等规范性要求，对无水氯化铈标准的报审稿进行完善和补充。 3 编制原则与标准的主要内容及工作过程 3.1 编制原则和依据 1）为了保证下游用户对无水氯化铈产品质量的要求
8、，使其质量稳定可靠，特 制定该产品标准，本次为第一次制定； 2）查阅专利、文献等技术资料、用户技术要求，征集并汇总生产企业及用户 的意见； 3）本次制定应符合有色金属产品标准编写规则的要求（GB/T1.1- 2000、GB/T1.3、GB/T20001.4 和有色金属冶炼产品、加工产品、化学分析方法国 家标准、行业标准编写示例 ） 。 4）本次制定时，既要考虑到无水氯化铈生产技术的先进性、生产企业的广泛性， 又要考虑到标准的合理性与实用性。 3.2 标准的主要内容及工作过程 3.2.1 标准题目 本标准产品分类及论据 本标准以产品直接命名。 3.2.2 主要内容与适用范围 按照惯例，规定了无水
9、氯化铈的要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运 - 3 - 输、贮存及质量证明书。 根据技术资料的汇总及用户技术指标的要求确定了标准的适用范围，本标准适 用于以化学法或其他方法制得的无水氯化铈，用于制作闪烁晶体材料、催化材料、 荧光材料以及其他功能材料和铈及富铈金属冶炼的原料。 3.2.3 规范性引用文件 引用文件全部是标准正文中需要的内容，部分标准是参照执行。 3.2.4 技术要求 1） 无水氯化铈生产工艺简述 从理论上水稀土无水氯化物制备方法有金属直接氯化法、水合氯化物脱水法和 氧化物氯化制备法。 稀土金属直接氯化法采用稀土金属和氯气反应制得稀土无水氯化物，但该反应 十分剧烈，反应过程无
10、法控制，不适合工业化生产。对于制备无水氯化铈来说，金 属铈的化学性质十分活跃，在空气中即可快速氧化形成氧化铈，金属铈表面通常有 一层氧化膜，采用金属铈与氯气反应制备无水氯化铈，其反应过程为瞬间完成，放 出大量热量，反应速度无法控制，同时氧化膜的存在使得无水氯化铈中的氯氧化铈 含量较高，导致无水氯化铈的纯度降低。用氯化汞与稀土金属反应也可制得稀土无 水氯化物，但由于汞的引入，导致生产成本大幅度增加，同时对人体和环境有较大 影响，也不适合工业化生产。 采用稀土氧化物法辅以氯化剂（HCl、NH4Cl、PCl5等）或在有碳存在下的氯气 条件下，于较高温度下也可以制得无水稀土氯化物，由于稀土氧化物具有很
11、高的化 学稳定性，需要在较高温度下才能与氯化剂发生反应，高温下氯化剂对设备的腐蚀 问题较难解决，同时由于碳或磷的引入，导致最终无水氯化物产品中杂质含量较高， 主要表现在产品中氧含量较高。对于变价元素的稀土氧化物与 HCL 同时发生氧化 还原反应，反应机理更加复杂，在工业规模生产中不易精确控制生产条件，导致产 - 4 - 品质量不稳定，限制了其在质量要求较高领域的应用。 水合氯化铈 CeCl37H2O 的结晶水在加热脱水的过程中是分阶段脱掉的，先逐 步生成含水少的中间产物，最终生成不含水的无水氯化物。单纯的水合氯化稀土晶 体在脱水过程中易水解产生稀土氯氧化物，在大气气氛下很难得到纯的无水氯化稀
12、土，为了抑制脱水过程中产物发生水解和将水解产生的氯氧化铈转化为氯化铈，脱 水可在干燥的氯化氢气流中或在氯化铵的存在下进行，氯化氢气体或氯化铵分解产 生的氯化氢气体可与氯氧化物反应生成氯化稀土。 对制备原理、生产成本、产品质量等生产可行性进行分析，以水合氯化铈为原 料、以氯化铵为氯化剂、采用真空加热脱水法是无水氯化铈最佳制备工艺。 2）技术要求的制定 主要依据用户对无水氯化铈产品的质量需求，结合生产原料、生产工艺、生产 成本等基础上提出的，在牌号划分和主要技术指标方面已兼顾到下游用户和生产企 业的一般要求和部分特殊要求。本标准的分类旨在为生产方及使用方提出最佳建议， 使标准具有合理性及适应性。
13、3）技术要求的描述 根据稀土分离铈产品的质量分为三种规格，并分别以数字牌号及字符牌号表示。 对不同规格及不同用途的无水氯化铈产品制定了非稀土杂质技术要求。 牌号为 021530 和 021525 二种规格无水氯化铈产品主要用于金属铈的制备原料， 对 Fe2O3、SiO2、CaO、NH4+四项非稀土杂质进行了规定和要求。 牌号为 021540 规格的产品主要用于催化剂和 LaCl3闪烁晶体中的激发剂，依据 工艺路线及下游用户的技术要求规定了 Fe2O3、SiO2、CaO、NH4+、K2O、Na2O、NiO、Cr2O3、Al2O3、MnO2非稀土杂质量的 要求。 无水氯化铈产品中水分含量和氯氧化铈的含量是决定无水氯化铈产品的重要指 - 5 - 标，这二项指标是由生产工艺所决定的。采用水合氯化铈晶体脱水工艺制备无水氯(簀搀怀悢琀砂簀讀缁c蕜螏頀h椀嬃嬃嬃嬃嬃嬃嬃嬃嬃嬃嬃嬃嬃嬃嬃嬃嬃嬃崃布鑎搀漀挀瀀椀挀最椀昀帀鑎搀漀挀尀尀攀攀愀戀戀戀戀夀渀礀瀀砀漀攀吀渀戀唀匀猀漀最焀礀瀀渀瘀氀吀栀攀娀瘀栀礀夀娀戀刀儀倀氀渀氀洀爀匀儀帀鐀搀昀愀昀昀昀攀攀搀
