[发明专利]一种含助剂稀土氯化物溶液喷雾热解的方法

说明书

技术领域

本发明属于稀土冶金领域，具体涉及一种含助剂稀土氯化物溶液喷雾热解的方法。

背景技术

随着科学技术的发展，作为制备纳米、催化、光学等新材料的基础材料之一的稀土氢氧化物得到了越来越广泛的应用。稀土氢氧化物是稀土生产中最常见的中间产品，可进一步用于生产稀土氧化物或作为功能材料的添加剂等。

目前工业上最常用的制备稀土氢氧化物的方法是将氨水或碱金属氢氧化物加入稀土盐类的溶液中，得到稀土氢氧化物沉淀，从溶液沉淀出的氢氧化物吸附有水，在干燥过程中随温度升高而脱除。冶金工业出版社出版的《稀土》52页中公开了稀土氯化物与碱反应可生成稀土氢氧化物，55页公开了稀土氧化物可以与水蒸气加热反应（即水热法）生成氢氧化物，另外化学工业出版社出版的《稀土冶金学》7页中说明在采用水热法在193~420℃和1.2×10⁶~7×10⁷Pa条件下，在高浓度的氢氧化钠溶液中加入稀土氧化物长时间处理可得到六方晶体的稀土氢氧化物。

但是上述方法中，无论是氨水还是碱沉淀方法都会带来NH₄⁺或Na⁺等离子污染水资源的问题，而采用稀土氧化物水热法，则必须首先将稀土氯化物溶液采用草酸或碳酸氢氧铵沉淀等方法制备成稀土氧化物，而后进一步与水反应制备稀土氢氧化物，这必然增加原料消耗。

中国实用新型专利CN201530727U公开了一种热解氯化铈溶液直接生成氧化铈粉末的装置，使用该装置在200℃到850℃时生成了氧化铈固体和氯化氢气体，但该专利仅涉及到了焙烧温度，因此该专利所公开的设备及焙烧条件，对于要求氧化铈转化率大于95%工艺方法而言，是非常不充分的；申请号201010534886.X的中国专利公开了一种氧化铈粉的制备方法，提供了氯化铈溶液热解制备氧化铈的溶液浓度、焙烧温度和气流量等条件，并获得了纯度大于99%的氧化铈粉产品，但该专利仅限制在气体载体流速为2升/小时的小型试验规模，对于大规模的生产过程指导意义不大；申请号201210081225.5的中国专利公开了一种高温分解制备三价稀土氧化物的方法，利用说明书中的温度、载气流速、焙烧时间等条件可以获得稀土氧化物产品，但该专利以及上述两个专利均以制备稀土氧化物为目的，均无法得到能够直接作为市售产品的稀土氢氧化物。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种含助剂稀土氯化物溶液喷雾热解的方法，能够实现三价稀土氯化物溶液直接分解获得氢氧化物粉末，避免了碱沉淀过程原料的消耗及Na⁺、NH₄⁺等碱性阳离子对水的污染。

实现本发明目的的技术方案按照以下步骤进行：

将焙烧炉升温至700-1500℃，将浓度为10~300g/L的三价稀土氯化物溶液与助剂混合，然后与流速为5~8000升/小时的气体载体混合，以喷雾形式喷入焙烧炉内，焙烧1~40分钟，得到的产物经自然冷却，获得三价稀土氢氧化物含量90 wt%~99wt%的粉末。

所述的助剂是质量浓度为20%~30%的双氧水或质量浓度为1%的臭氧溶液，其中三价稀土氯化物溶液与双氧水或臭氧溶液的体积比为(1~25):10。 

所述的三价稀土氯化物是：氯化镧、氯化镨、氯化钕、氯化钐、氯化铕、氯化钆、氯化镝、氯化铽、氯化钬、氯化铒、氯化铥、氯化镥或氯化钇。

所述的气体载体为压缩空气或氧气。

本发明的三价稀土氯化物溶液转化为氢氧化物的转化率可达90 wt%~99wt%，获得的粉末产物中三价稀土氢氧化物含量90 wt%~99wt%。

本发明的技术方案涉及的主要反应有：

2RECl₃+6H₂O₂ =2La(OH)₃+6HCl+3O₂↑；

RECl₃+3H₂O+2O₃ =La(OH)₃+3HCl+3O₂↑；

其中RE为镧、镨、钕、钐、铕、钆、镝、铽、钬、铒、铥、镥或钇元素。

与现有技术相比，本发明的特点及其有益效果是：