專利名稱：一種含助劑稀土氯化物溶液噴霧熱解的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于稀土冶金領(lǐng)域，具體涉及一種含助劑稀土氯化物溶液噴霧熱解的方法。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，作為制備納米、催化、光學(xué)等新材料的基礎(chǔ)材料之一的稀土氫氧化物得到了越來越廣泛的應(yīng)用。稀土氫氧化物是稀土生產(chǎn)中最常見的中間產(chǎn)品，可進(jìn)一步用于生產(chǎn)稀土氧化物或作為功能材料的添加劑等。目前工業(yè)上最常用的制備稀土氫氧化物的方法是將氨水或堿金屬氫氧化物加入稀土鹽類的溶液中，得到稀土氫氧化物沉淀，從溶液沉淀出的氫氧化物吸附有水，在干燥過程中隨溫度升高而脫除。冶金工業(yè)出版社出版的《稀土》52頁中公開了稀土氯化物與堿反應(yīng)可生成稀土氫氧化物，55頁公開了稀土氧化物可以與水蒸氣加熱反應(yīng)(即水熱法)生成氫氧化物，另外化學(xué)工業(yè)出版社出版的《稀土冶金學(xué)》7頁中說明在采用水熱法在193 420°C和I. 2X IO6^XlO7Pa條件下，在高濃度的氫氧化鈉溶液中加入稀土氧化物長時間處理可得到六方晶體的稀土氫氧化物。但是上述方法中，無論是氨水還是堿沉淀方法都會帶來NH4+或Na+等離子污染水資源的問題，而采用稀土氧化物水熱法，則必須首先將稀土氯化物溶液采用草酸或碳酸氫氧銨沉淀等方法制備成稀土氧化物，而后進(jìn)一步與水反應(yīng)制備稀土氫氧化物，這必然增加原料消耗。中國實(shí)用新型專利CN201530727U公開了一種熱解氯化鈰溶液直接生成氧化鈰粉末的裝置，使用該裝置在200°C到850°C時生成了氧化鈰固體和氯化氫氣體，但該專利僅涉及到了焙燒溫度，因此該專利所公開的設(shè)備及焙燒條件，對于要求氧化鈰轉(zhuǎn)化率大于95%工藝方法而言，是非常不充分的；申請?zhí)?01010534886. X的中國專利公開了一種氧化鈰粉的制備方法，提供了氯化鈰溶液熱解制備氧化鈰的溶液濃度、焙燒溫度和氣流量等條件，并獲得了純度大于99%的氧化鈰粉產(chǎn)品，但該專利僅限制在氣體載體流速為2升/小時的小型試驗(yàn)規(guī)模，對于大規(guī)模的生產(chǎn)過程指導(dǎo)意義不大；申請?zhí)?01210081225.5的中國專利公開了一種高溫分解制備三價稀土氧化物的方法，利用說明書中的溫度、載氣流速、焙燒時間等條件可以獲得稀土氧化物產(chǎn)品，但該專利以及上述兩個專利均以制備稀土氧化物為目的，均無法得到能夠直接作為市售產(chǎn)品的稀土氫氧化物。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種含助劑稀土氯化物溶液噴霧熱解的方法，能夠?qū)崿F(xiàn)三價稀土氯化物溶液直接分解獲得氫氧化物粉末，避免了堿沉淀過程原料的消耗及Na+、NH4+等堿性陽離子對水的污染。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案按照以下步驟進(jìn)行
將焙燒爐升溫至700-1500°C，將濃度為l(T300g/L的三價稀土氯化物溶液與助劑混合，然后與流速為5 8000升/小時的氣體載體混合，以噴霧形式噴入焙燒爐內(nèi)，焙燒廣40分鐘，得到的產(chǎn)物經(jīng)自然冷卻，獲得三價稀土氫氧化物含量90 wt%^99wt%的粉末。所述的助劑是質(zhì)量濃度為209^30%的雙氧水或質(zhì)量濃度為1%的臭氧溶液，其中三價稀土氯化物溶液與雙氧水或臭氧溶液的體積比為(廣25) :10。所述的三價稀土氯化物是氯化鑭、氯化鐠、氯化釹、氯化釤、氯化銪、氯化釓、氯化鏑、氯化鋱、氯化欽、氯化鉺、氯化銩、氯化镥或氯化釔。所述的氣體載體為壓縮空氣或氧氣。本發(fā)明的三價稀土氯化物溶液轉(zhuǎn)化為氫氧化物的轉(zhuǎn)化率可達(dá)90 wt9T99wt%，獲得的粉末產(chǎn)物中三價稀土氫氧化物含量90 wt°/T99wt%。本發(fā)明的技術(shù)方案涉及的主要反應(yīng)有 2REC13+6H202 =2La (OH) 3+6HCl+302 t ；
RECl3+3H20+203 =La (OH) 3+3HCl+302 t ；
其中RE為鑭、鐠、釹、衫、銪、禮、鏑、鋪、欽、鉺、錢、镥或乾元素。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的特點(diǎn)及其有益效果是
由于本發(fā)明采用三價稀土氯化物溶液為原料，并采用發(fā)生氧化反應(yīng)產(chǎn)物清潔無污染的雙氧水或臭氧溶液作為助劑，與載氣共同形成噴霧進(jìn)行焙燒，獲得稀土氫氧化物，因此生產(chǎn)工藝過程中不采用氨水或NaOH等堿進(jìn)行沉淀，不產(chǎn)生傳統(tǒng)工藝中NH4+、Na+等離子對水的污染，極大的降低了對環(huán)境的污染，并且所得稀土氧化物產(chǎn)品產(chǎn)率高，純度高，同時本專利所述方法不僅適用于稀土氯化物溶液的熱解，同樣適用于氯化鋁溶液、氯化鎳溶液、氯化鈷溶液以及氯化鐵溶液。


圖I是本發(fā)明實(shí)施例I制備的氫氧化鑭的XRD圖譜；
圖2是本發(fā)明實(shí)施例3制備的氫氧化釹的XRD圖譜；
圖3是本發(fā)明實(shí)施例4制備的氫氧化銪的XRD圖譜；
圖4是本發(fā)明實(shí)施例6制備的氫氧化釔的XRD圖譜；
圖5是本發(fā)明實(shí)施例10制備的氫氧化鉺的XRD圖譜。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明中所用的化學(xué)試劑為市場購買的分析純試劑；
本發(fā)明實(shí)施例制備得到的稀土氫氧化物的含量采用美國PE公司Analyst700型原子吸收分光光度計測試產(chǎn)品中稀土元素及氯的含量后計算獲得；
XRD圖由日本理學(xué)(Rigaku) D/MAX -3B型X射線衍射儀測試獲得。下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。實(shí)施例I
首先將焙燒爐升溫至1500°C，然后將濃度為180g/L的氯化鑭溶液500ml與質(zhì)量濃度為30%的雙氧水按體積比1:10混勻，與流速為8000升/小時的壓縮空氣載體混合，噴入焙燒爐內(nèi)，焙燒I分鐘，得到的產(chǎn)物經(jīng)自然冷卻，獲得氫氧化鑭含量90wt%的粉末，其XRD圖譜如圖I所示。
實(shí)施例2
首先將焙燒爐升溫至1300°C，然后將濃度為180g/L的氯化鐠溶液400ml與質(zhì)量濃度為20%的雙氧水按體積比5:10混勻，與流速為5升/小時的氧氣載體混合，以噴霧形式噴入焙燒爐內(nèi)，焙燒20分鐘，得到的產(chǎn)物經(jīng)自然冷卻，獲得氫氧化鐠含量99wt%的粉末。實(shí)施例3
首先將焙燒爐升溫至700°C，然后將濃度為200g/L的氯化釹溶液IOOml與質(zhì)量濃度為25%雙氧水按體積比25:10混勻，與流速為1000升/小時的壓縮空氣載體混合，以噴霧形式噴入焙燒爐內(nèi)，焙燒15分鐘，得到的產(chǎn)物經(jīng)自然冷卻，獲得氫氧化釹含量97wt%的粉末，其XRD圖譜如圖2所示。

實(shí)施例4
首先將焙燒爐升溫至1000°c，然后將濃度為300g/L的氯化銪溶液200ml與質(zhì)量濃度為1%的臭氧溶液按體積比15:10混勻，與流速4000升/小時的壓縮空氣載體混合，以噴霧形式噴入焙燒爐內(nèi)，焙燒10分鐘，得到的產(chǎn)物經(jīng)自然冷卻，獲得氫氧化銪含量98wt%的粉末，其XRD圖譜如圖3所示。實(shí)施例5
首先將焙燒爐升溫至900°C，然后將濃度為30g/L的氯化鏑溶液300ml與質(zhì)量濃度為1%的臭氧溶液按體積比I :10混勻，與流速6000升/小時的壓縮空氣載體混合，以噴霧形式噴入焙燒爐內(nèi)，焙燒20分鐘，得到的產(chǎn)物經(jīng)自然冷卻，獲得氫氧化鏑含量99wt%的粉末。實(shí)施例6
首先將焙燒爐升溫至1200°C，然后將濃度為200g/L的氯化釔溶液400ml與質(zhì)量濃度為30%雙氧水按體積比I: I混勻，與流速3000升/小時的氧氣載體混合，以噴霧形式噴入焙燒爐內(nèi)，焙燒40分鐘，得到的產(chǎn)物經(jīng)自然冷卻，獲得氫氧化釔含量92wt%的粉末，其XRD圖譜如圖4所示。實(shí)施例7
首先將焙燒爐升溫至1200°C，然后將濃度為200g/L的氯化釓溶液400ml與質(zhì)量濃度為30%雙氧水按體積比I: I混勻，與流速1500升/小時的氧氣載體混合，以噴霧形式噴入焙燒爐內(nèi)，焙燒40分鐘，得到的產(chǎn)物經(jīng)自然冷卻，獲得氫氧化釓含量98wt%的粉末。實(shí)施例8
首先將焙燒爐升溫至1200°C，然后將濃度為200g/L的氯化鋱溶液400ml與質(zhì)量濃度為20%的雙氧水按體積比I: I混勻，與流速800升/小時的氧氣載體混合，以噴霧形式噴入焙燒爐內(nèi)，焙燒40分鐘，得到的產(chǎn)物經(jīng)自然冷卻，獲得氫氧化鋱含量97wt%的粉末。實(shí)施例9
首先將焙燒爐升溫至1200°C，然后將濃度為300g/L的氯化欽溶液400ml與質(zhì)量濃度為30%的雙氧水按體積比I: I混勻，與流速500升/小時的氧氣載體混合，以噴霧形式噴入焙燒爐內(nèi)，焙燒40分鐘，得到的產(chǎn)物經(jīng)自然冷卻，獲得氫氧化欽含量99wt%的粉末。實(shí)施例10
首先將焙燒爐升溫至1200°C，然后將濃度為200g/L的氯化鉺溶液400ml與質(zhì)量濃度為30%的雙氧水按體積比I: I混勻，與流速200升/小時的氧氣載體混合，噴入焙燒爐內(nèi)，焙燒40分鐘，得到的產(chǎn)物經(jīng)自然冷卻，獲得氫氧化鉺含量94wt%的粉末，其XRD圖譜如圖5所示。實(shí)施例11
首先將焙燒爐升溫至1200°C，然后將濃度為100g/L的氯化銩溶液400ml與質(zhì)量濃度為30%的雙氧水按體積比I: I混勻，與流速100升/小時的氧氣載體混合，以噴霧形式噴入焙燒爐內(nèi)，焙燒40分鐘，得到的產(chǎn)物經(jīng)自然冷卻，獲得氫氧化銩含量96wt%的粉末。實(shí)施例12
首先將焙燒爐升溫至1500°C，然后將濃度為50g/L的氯化镥溶液400ml與質(zhì)量濃度為30%的雙氧水按體積比I: I混勻，與流速80升/小時的氧氣載體混合，以噴霧形式噴入焙燒爐內(nèi)，焙燒I分鐘，得到的產(chǎn)物經(jīng)自然冷卻，獲得氫氧化镥含量99wt%的粉末。 實(shí)施例13
首先將焙燒爐升溫至900°C，將濃度為10g/L的氯化釤溶液300ml與質(zhì)量濃度為1%的臭氧溶液按體積比1:2混勻，然與流速20升/小時的壓縮空氣載體混合，以噴霧形式噴入焙燒爐內(nèi)，焙燒5分鐘，得到的產(chǎn)物經(jīng)自然冷卻，獲得氫氧化鏑含量99wt%的粉末。
權(quán)利要求
1.一種含助劑稀土氯化物溶液噴霧熱解的方法，其特征在于按照以下步驟進(jìn)行 將焙燒爐升溫至700-1500°C，將濃度為l(T300g/L的三價稀土氯化物溶液與助劑按照體積比(廣25) :10混合，然后與流速為5 8000升/小時的氣體載體混合，以噴霧形式噴入焙燒爐內(nèi)，焙燒廣40分鐘，得到的產(chǎn)物經(jīng)自然冷卻，獲得三價稀土氫氧化物含量90wt9T99wt%的粉末；所述的助劑是質(zhì)量濃度為209^30%的雙氧水或質(zhì)量濃度為1%的臭氧溶液。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種含助劑稀土氯化物溶液噴霧熱解的方法，其特征在于所述的三價稀土氯化物是氯化鑭、氯化鐠、氯化釹、氯化釤、氯化銪、氯化釓、氯化鏑、氯化鋱、氯化欽、氯化鉺、氯化銩、氯化镥或氯化釔。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種含助劑稀土氯化物溶液噴霧熱解的方法，其特征在于所述的氣體載體為壓縮空氣或氧氣。
全文摘要
本發(fā)明屬于稀土冶金領(lǐng)域，具體涉及一種含助劑稀土氯化物溶液噴霧熱解的方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是將焙燒爐升溫至700-1500℃，將濃度為10~300g/L的三價稀土氯化物溶液與助劑混合，然后與流速為5~8000升/小時的氣體載體混合，以噴霧形式噴入焙燒爐內(nèi)，焙燒1~40分鐘，得到的產(chǎn)物經(jīng)自然冷卻，獲得三價稀土氫氧化物含量90~99wt%的粉末。本發(fā)明的工藝過程中不采用氨水或NaOH等堿進(jìn)行沉淀，不產(chǎn)生傳統(tǒng)工藝中NH4+、Na+等離子對水的污染，極大的降低了對環(huán)境的污染，并且所得稀土氧化物產(chǎn)品產(chǎn)率高，純度高。
文檔編號C01F17/00GK102701260SQ20121019029
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月11日
發(fā)明者吳文遠(yuǎn), 邊雪 申請人:東北大學(xué)