CN102502755B - 一种由程序升温法制备高纯无水溴化镧或溴化铈的方法 - Google Patents

一种由程序升温法制备高纯无水溴化镧或溴化铈的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种由程序升温法制备高纯无水溴化镧或溴化铈的方法，属于稀土材料制备领域。本发明是用氯根含量为＜20ppm的碳酸镧或碳酸铈，用40％氢溴酸溶解，碳酸镧或碳酸铈与氢溴酸的重量比1∶1.6，经浓缩、结晶得到LaBr3·6H2O或CeBr3·6H2O；LaBr3·6H2O或CeBr3·6H2O与NH4Br按重量比1∶0.8在混料机中混合，用水喷射泵抽真空，当真空度达到0.08Pa时，设定升温程序开始加热，温度在室温～410℃，控制分段升温速度和保温时间，得到的无水溴化镧或溴化铈经分析检测含水量小于0.1％，加入到水中立刻溶解，溶解后水溶液清亮透明，产品纯度大于99％，收率大于99％。该法已应用在工业规模的程序升温炉每批产无水溴化镧或溴化铈75kg生产线上。

Description

一种由程序升温法制备高纯无水溴化镧或溴化铈的方法
技术领域
本发明涉及一种由程序升温法制备高纯无水溴化镧或溴化铈的方法，属于稀土材料制备领域。
背景技术
高纯无水溴化镧和溴化铈用于闪烁晶体材料、有机合成催化剂等应用领域。无水溴化镧和溴化铈制备方法有水合溴化物脱水法和氧化物溴化法等。文献杨冬梅所著的“由氧化镧直接制备无水溴化镧”，材料与冶金学报，2003，2(2)：113-114，提供一种无水溴化镧制备方法，利用氧化镧、Al粉及溴直接进行反应，然后通过将产物进行化学传输获得无水溴化镧，此方法得到的无水溴化镧含铝偏高，同时合成成本偏高；文献孙同山所著的“水合溴化镧的脱水动力学及与二甲基亚砜配合物的合成和热分析研究”，中国稀土学报，1994，12(3)：213-217，提供一种无水溴化镧制备方法，LaBr3·6H2O与二甲基亚砜形成配合物，再升温到312℃脱掉水和二甲基亚砜，得到无水溴化镧，此方法得到的无水溴化镧常常含有少量黑色颗粒，是由于部分有机碳化造成的，这种杂质影响闪烁晶体的性能；文献林平娣所著的“无水三溴化钐和三溴化镱的制备”，化学试剂，1991，13(1)：13-14；28，提供一种无水溴化钐和溴化镱的制备方法，SmBr3·6H2O或YbBr3·6H2O与NH4Br按摩尔比1∶6.3混合，将两种化合物溶解后，再蒸发得到粘稠物，在P2O5保干器抽真空，得到白色固体溴化稀土和溴化铵混合物，再真空炉中抽真空，缓慢加热，脱水温度控制在1℃/min～1.6℃/min，分段保温，得到无水溴化钐和溴化镱，产率为92～94％。这些文献没有报导得到的无水溴化稀土中实际含水量，由于制备闪烁晶体材料时对水含量要求小于0.1％。
发明内容
本发明的目的是提供一种由程序升温法制备高纯无水溴化镧或溴化铈的方法，在工业规模中得到高纯无水溴化镧或溴化铈产品，其中含水量小于0.1％，产品加入到水中立刻溶解，溶解后水溶液清亮透明，产品纯度大于99％，收率大于99％。
技术解决方案：将直接从稀土萃取分离制备出的氯化镧或氯化铈溶液制备成碳酸镧或碳酸铈，再用硝酸溶解，再加入碳酸氢铵或碳酸钠沉淀，洗涤，得到氯根含量为＜20ppm的碳酸镧或碳酸铈，用40％氢溴酸溶解，碳酸镧或碳酸铈与氢溴酸的重量比1∶1.6，经浓缩、结晶得到LaBr3·6H2O或CeBr3·6H2O；LaBr3·6H2O或CeBr3·6H2O与NH4Br按重量比1∶0.8在混料机中混合，将混合后的物料分别装入到体积为1升瓷钵中，再将含物料的瓷钵均匀摆放到程序升温炉中，用水喷射泵抽真空，当真空度达到0.08Pa时，设定升温程序开始加热，升温程序为：室温～180℃，升温速度为1.33℃/分钟，升温时间2小时，在180℃保温时间2小时；180℃～300℃，升温速度为0.5℃/分钟，升温时间4小时，在300℃保温时间4小时；300℃～360℃，升温速度为0.5℃/分钟，升温时间2小时，在360℃保温时间2小时；360℃～410℃，升温速度为0.42℃/分钟，升温时间2小时，在410℃保温时间6～6.3小时，炉体温度自然降到50℃时，出料，真空包装，得到的无水溴化镧或溴化铈经分析检测含水量小于0.1％，加入到水中立刻溶解，溶解后水溶液清亮透明，产品纯度大于99％，收率大于99％。
发明效果：本发明中脱水温度是制备高纯无水溴化镧或溴化铈最关键因素，采用程序升温控制炉体内物料在同一温度下脱水，控制温度变化±1℃，由于加热体系属外热式加热，升温速度过快或保温时间短，传到炉体内部温度不均匀，会造成靠近炉体物料温度过高极易发生水解，生成LaOBr或CeOBr，而中间部位温度偏低，物料脱水不完全，得到的无水溴化镧或溴化铈中含水不溶物和含水量偏高，所以要严格设定升温速度和分段保温时间。溴化铵加入量偏低，容易生成LaOBr或CeOBr，溴化铵加入量偏高，成本偏高，同时溴化铵中微量杂质会在产品中富集，影响产品质量。该项技术应用在工业规模的程序升温炉每批产无水溴化镧或溴化铈75kg，得到的高纯无水溴化镧或溴化铈含水量小于0.1％，加入到水中立刻溶解，溶解后水溶液清亮透明。
具体实施方式
实施例1
100kg LaBr3·6H2O晶体与80kg溴化铵晶体在混料机中混合均匀，将混合后的物料分别装入到瓷钵中，再将含物料的瓷钵均匀摆放到程序升温炉中，用水还真空泵抽真空，当真空度达到0.08Pa时，设定升温程序开始加热，升温程序为：室温～180℃，升温速度为1.33℃/分钟，升温时间2小时，在180℃保温时间2小时；180℃～300℃，升温速度为0.5℃/分钟，升温时间4小时，在300℃保温时间4小时；300℃～360℃，升温速度为0.5℃/分钟，升温时间2小时，在360℃保温时间2小时；360℃～410℃，升温速度为0.42℃/分钟，升温时间2小时，在410℃保温时间6小时，炉体温度自然降到50℃时，出料，真空包装，得到77.3kg的无水溴化镧，经分析检测含水量为0.05％，加入到水中立刻溶解，溶解后水溶液清亮透明，无水溴化镧纯度为99.5％。
实施例2
100kg CeBr3·6H2O晶体与80kg溴化铵晶体在混料机中混合均匀，将混合后的物料分别装入到瓷钵中，再将含物料的瓷钵均匀摆放到程序升温炉中，用水还真空泵抽真空，当真空度达到0.08Pa时，设定升温程序开始加热，升温程序为：室温～180℃，升温速度为1.33℃/分钟，升温时间2小时，在180℃保温时间2小时；180℃～300℃，升温速度为0.5℃/分钟，升温时间4小时，在300℃保温时间4小时；300℃～360℃，升温速度为0.5℃/分钟，升温时间2小时，在360℃保温时间2小时；360℃～410℃，升温速度为0.42℃/分钟，升温时间2小时，在410℃保温时间6.2小时，炉体温度自然降到50℃时，出料，真空包装，得到77.4kg的无水溴化铈经分析检测含水量为0.06％，加入到水中立刻溶解，溶解后水溶液清亮透明，无水溴化铈纯度为99.6％。
实施例3
100kg CeBr3·6H2O晶体与80kg溴化铵晶体在混料机中混合均匀，将混合后的物料分别装入到瓷钵中，再将含物料的瓷钵均匀摆放到程序升温炉中，用水还真空泵抽真空，当真空度达到0.08Pa时，设定升温程序开始加热，升温程序为：室温～180℃，升温速度为1.33℃/分钟，升温时间2小时，在180℃保温时间2小时；180℃～300℃，升温速度为0.5℃/分钟，升温时间4小时，在300℃保温时间4小时；300℃～360℃，升温速度为0.5℃/分钟，升温时间2小时，在360℃保温时间2小时；360℃～410℃，升温速度为0.42℃/分钟，升温时间2小时，在410℃保温时间6.3小时，炉体温度自然降到50℃时，出料，真空包装，得到77.4kg的无水溴化铈经分析检测含水量为0.05％，加入到水中立刻溶解，溶解后水溶液清亮透明，无水溴化铈纯度为99.7％。

Claims (1)

1.一种由程序升温法制备高纯无水溴化镧或溴化铈的方法，其特征在于，将直接从稀土萃取分离制备出的氯化镧或氯化铈溶液制备成碳酸镧或碳酸铈，再用硝酸溶解，再加入碳酸氢铵或碳酸钠沉淀，洗涤，得到氯根含量为＜20ppm的碳酸镧或碳酸铈，用40％氢溴酸溶解，碳酸镧或碳酸铈与氢溴酸的重量比1∶1.6，经浓缩、结晶得到LaBr3·6H2O或CeBr3·6H2O；LaBr3·6H2O或CeBr3·6H2O与NH4Br按重量比1∶0.8在混料机中混合，将混合后的物料分别装入到体积为1升瓷钵中，再将含物料的瓷钵均匀摆放到程序升温炉中，用水喷射泵抽真空，当真空度达到0.08Pa时，设定升温程序开始加热，升温程序为：室温～180℃，升温速度为1.33℃/分钟，升温时间2小时，在180℃保温时间2小时；180℃～300℃，升温速度为0.5℃/分钟，升温时间4小时，在300℃保温时间4小时；300℃～360℃，升温速度为0.5℃/分钟，升温时间2小时，在360℃保温时间2小时；360℃～410℃，升温速度为0.42℃/分钟，升温时间2小时，在410℃保温时间6～6.3小时，炉体温度自然降到50℃时，出料，真空包装，得到的无水溴化镧或溴化铈经分析检测含水量小于0.1％，加入到水中立刻溶解，溶解后水溶液清亮透明，产品纯度大于99％，收率大于99％。 
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