CN104326502B - 气相法制备无水氯化稀土的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种气相法制备无水氯化稀土的方法，以氧化稀土为原料，用氯化氢气体直接氯化稀土氧化物，制备无水氯化稀土，包括以下步骤：将氧化稀土放入氯化炉中，加热升温至350℃～650℃；向氯化炉中通入氯化氢气体对氧化稀土进行氯化，保温20～35小时后停止保温，得到氯化好的无水氯化稀土；氯化过程中，通过酸雾吸收装置，采用石灰溶液吸收氯化炉排出的氯化氢尾气后排空。采用本发明制备无水氯化稀土，能够有效地抑制氯氧稀土的产生，制备的无水氯化稀土产品纯度大于98.00％，稀土收率大于99.5％。

Description

气相法制备无水氯化稀土的方法和装置
技术领域
本发明涉及气相法直接氯化氧化稀土制备无水氯化稀土的方法和装置，属于稀土冶金技术领域。
背景技术
稀土材料是当今世界高技术领域不可缺少的材料，我国的稀土生产量和应用量均居世界第一。随着稀土材料应用领域的拓展，无水氯化稀土在冶金、石油化工、玻璃、纺织、材料制备方面的需求日益增多，用量逐年增加。
目前，用于大规模生产无水氯化稀土的工艺主要以水合氯化物脱水法为主，工艺过程为:氧化稀土用盐酸分解，得到氯化稀土溶液；氯化稀土溶液经加热浓缩结晶，得到水合氯化稀土；水合氯化稀土经真空脱水，获得无水氯化稀土。也有采用氯化铵干法氯化制备无水氯化稀土，工艺过程为：氧化稀土与过量氯化铵混合，在一定的温度下进行氯化反应，获得无水氯化稀土。另外，还有化学气相传输法：稀土氧化物与过量无水氯化铝反应生成气态配合物LnAl3Cl12，气态配合物再经分解反应获得无水氯化稀土；CCl4氯化法：采用CCl4蒸汽氯化稀土氧化物，制备高纯度无水氯化稀土。
在这些制备方法中，水合氯化物脱水法制备无水氯化稀土，要用盐酸溶解稀土形成水合氯化物后再脱水，工艺流程长，能源消耗大，需要真空设备，且难以避免氯化稀土发生水解，所制备的产物含水量高、同时还含有氯氧化物杂质；氯化铵干法氯化制备无水氯化稀土，要用过量的氯化铵才能取得较好的效果，氨的挥发严重，造成环境污染。化学气相传输法和CCl4氯化法可用于制备少量高纯度试剂，但制备过程技术条件要求较高，难以实现无水稀土氯化物的批量制备。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种制备氯化稀土的方法，能够有效地抑制氯氧稀土的产生，制备的高纯度无水氯化稀土产品。
本发明的另一个目的是提供一种氯化稀土的制备系统，实现无水氯化稀土批量制备，降低生产成本。
为此，根据本发明的一个方面，提供了一种气相法制备无水氯化稀土的方法，该方法是以氧化稀土为原料，用氯化氢气体直接氯化稀土氧化物，制备无水氯化稀土。
本发明采用氯化氢气体直接氯化稀土氧化物，制备无水氯化稀土的工艺原理如下：
RE2O3+6HCl→2RECl3+3H2O
本发明的无水氯化稀土的制备方法包括以下步骤：
(1)将氧化稀土放入氯化炉中，加热升温至350℃～650℃；
(2)向氯化炉中通入氯化氢气体对氧化稀土进行氯化，保温20～35小时后停止保温，得到氯化好的无水氯化稀土。
(3)氯化过程中，通过酸雾吸收装置，采用碱溶液吸收氯化炉排出的氯化氢尾气。
优选地，步骤(1)中，将氧化稀土装入带孔容器中，将容器放入氯化炉中。
优选地，步骤(2)中，通过专用管路由氯化炉底部均匀地通入氯化氢气体对氧化稀土进行氯化。
优选地，步骤(3)中，停止保温后，继续通气或不通气让氯化炉自然降温，温度降至100℃以下时，打开氯化炉，将氯化好的无水氯化稀土取出。
优选地，所述步骤(4)中，所述碱溶液为石灰溶液。
根据本发明的另外一个方面，提供了一种气相法制备无水氯化稀土的系统，其特征在于，该系统包括：
氯化炉炉体；
进气装置，与所述氯化炉相连，氯化氢气体经由所述进气装置进入氯化炉内；
出气装置，与所述氯化炉相连，所述氯化炉中产生的氯化氢尾气经由所述出气装置排出；以及
酸雾吸收塔，与所述出气装置相连，经由所述出气装置排出的氯化氢尾气进入所述酸雾吸收塔进行吸收。
优选地，所述无水氯化稀土制备系统还包括自动控制系统，对整个系统的进出料、进出气以及温度进行控制。
优选地，所述无水氯化稀土制备系统还包括带孔容器，氧化稀土物料放置于所述容器中，进入氯化炉；更优选地，所述带孔容器中设置一个料盘或平行设置多个料盘，氧化稀土物料放置于料盘上。
优选地，所述系统还包括进出料装置，该装置可与氯化炉相连，也可与带孔容器相连
优选地，所述进气装置通过管路与氯化炉底部连接。
根据本发明，采用氯化氢气体直接氯化稀土氧化物制备无水氯化稀土，能够有效地抑制氯氧稀土的产生，制备的无水氯化稀土产品纯度大于98.00％。
根据本发明，可显著提高稀土收率，使稀土收率超过99.5％。
根据本发明，氯化反应排出的气体经过酸雾吸收装置碱吸收后排空，不污染环境。
根据本发明，工艺和设备简单，成本低，可操作性强，易于工业规模生产。
附图说明
图1是根据本发明的气相法制备无水氯化稀土的工艺简图。
图2是根据本发明的气相法制备无水氯化稀土的系统结构示意图。
具体实施方式
如图1-2所示，根据本发明的无水氯化稀土制备装置包括：进气装置1、氯化炉2、出气装置3、带孔容器4、料盘5、雾化吸收塔6、自动化控制系统7。
实施例1：将氧化镧120Kg装入带孔容器4中，料盘5上，料层厚度8cm，将容器放入氯化炉2中，加热升温至400℃，通过进气装置3开始往氯化炉2中通入HCl气体，保温27小时，停止加热，让氯化炉自然降温，温度降至100℃以下时，打开氯化炉，将氯化好的氯化稀土取出，真空包装，得到178.65Kg的无水氯化镧，经分析检验，无水氯化镧纯度为98.00％。氯化炉中产生的氯化氢尾气经由出气装置3进入酸雾吸收塔6进行吸收后排空。整个系统由自动控制装置7进行控制。
实施例2：将氧化镧120Kg装入带孔容器中，料盘5上，料层厚度10cm，将容器放入氯化炉中，加热升温至600℃，通过进气装置3开始往氯化炉中通入HCl气体，保温22.5小时，停止加热，让氯化炉自然降温，温度降至100℃以下时，打开氯化炉，将氯化好的氯化稀土取出，真空包装，得到177.96Kg的无水氯化镧，经分析检验，无水氯化镧纯度为98.5％。氯化炉中产生的氯化氢尾气经由出气装置3进入酸雾吸收塔6进行吸收后排空。整个系统由自动控制装置7进行控制。

Claims (7)

1.一种气相法制备无水氯化稀土的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将氧化稀土放入氯化炉中，加热，升温至350℃～650℃；
(2)通过专用管路由氯化炉底部均匀地通入氯化氢气体对氧化稀土进行氯化；
(3)保温20～35小时后停止保温，得到氯化好的无水氯化稀土；以及
(4)氯化过程中，通过酸雾吸收装置，采用碱溶液吸收氯化炉排出的氯化氢尾气。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，将氧化稀土装入带孔容器中，将容器放入氯化炉中。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，停止保温后，继续通气或不通气让氯化炉自然降温，温度降至100℃以下时，打开氯化炉，将氯化好的无水氯化稀土取出。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)中，所述碱溶液为石灰溶液。
5.一种气相法制备无水氯化稀土的系统，其特征在于，包括：
氯化炉；
带孔容器，氧化稀土物料放置于所述容器中，进入氯化炉；
进气装置，所述进气装置通过管路与氯化炉底部连接，氯化氢气体经由所述进气装置进入氯化炉内；
出气装置，与所述氯化炉相连，所述氯化炉中产生的氯化氢尾气经由所述出气装置排出；以及
酸雾吸收塔，与所述出气装置相连，经由所述出气装置排出的氯化氢尾气进入所述酸雾吸收塔。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述无水氯化稀土制备系统还包括自动控制系统。
7.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述带孔容器中设置一个料盘或平行设置多个料盘。
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