CN113072090A - 无水氯化钪熔盐的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种无水氯化钪熔盐的制备方法。该制备方法包括：步骤S1，利用浓盐酸溶解氧化钪，制得氯化钪溶液；步骤S2，将NaCl、KCl和NH4Cl的混合溶液与氯化钪溶液混合，得到氯化钪混合熔盐溶液；步骤S3，对氯化钪熔盐溶液进行第一加热以蒸发HCl和90％以上的游离水，得到含水氯化钪熔盐；步骤S4，对含水氯化钪熔盐进行第二加热以去除其中的游离水和结晶水，得到无水氯化钪熔盐，第二加热的温度为90℃～120℃、保温时间为3～6小时；步骤S5，对无水氯化钪熔盐在管式炉中、真空条件下进行第三加热以去除NH4Cl，管式炉的设定温度为400℃～600℃。上述方法无毒气泄露可以安全生产。

Description

无水氯化钪熔盐的制备方法
技术领域
本发明涉及无水氯化钪的制备领域，具体而言，涉及一种无水氯化钪熔盐的制备方法。
背景技术
稀土钪在水溶液中的离子均呈三价，Sc+3的离子半径小，因此钪化合物比相应的其它稀土化合物具有更强烈的水解倾向。ScCl3具有很强的吸水性，而含有结晶水的氯化钪，在加热过程中易水解生成水不溶物ScOCl，严重影响氯化钪的实际应用。无水氯化钪是制备稀土金属或稀土合金的有机配合物前体，受到越来越广泛的关注，因此进一步研究操作简便、安全，产物纯度高的制备无水氯化钪方法具有十分重要的价值。
目前已经报道的无水氯化钪制备方法主要包括：(1)化学气相传输法：利用氧化钪与氯化铝在高温下反应生成无水稀土氯化钪，该反应条件苛刻，反应过程中产生高压，不利于规模化安全生产；(2)三段流化法：将含水氯化钪分三段进行流化脱水，脱水在氯化氢气体或氯气氛围下进行，该方法需要严格控制温度与气体流速，要求的条件较为严格。申请公开号为CN110040758A的专利申请公开了，利用盐酸将氧化钪溶解形成氯化钪溶液，然后向其中加入氯化铵，在加热条件下炒干，得到含结晶水的氯化物和氯化铵的固体混合物，将上述炒干后的固体混合物转移到升华装置中，采用梯度升温及抽真空的方式，去除氯化铵和氯化钪的结晶水，从而获得高纯度的无水氯化钪；该方案的缺点是需要一种升华装置，装置复杂，且操作工序繁琐，另外制备的产物为单纯无水氯化钪，由于其极强的吸水性，制得的高纯无水氯化钪极易再次吸水而失效，储存不便。
另外，有报道称利用氧化钪为原料，用CCl4或CCl4/Cl2气相氯化，或者是将氯化钪水合物在HCl的气氛下，干燥脱水来制得无水氯化钪，制备过程中用到CCl4、Cl2、HCl等，增加了有毒气体泄露的风险，不利于安全生产。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种无水氯化钪熔盐的制备方法，以解决现有技术中的无水氯化钪制备工艺难以工业安全生产的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种无水氯化钪熔盐的制备方法，包括：步骤S1，利用浓盐酸溶解氧化钪，制得氯化钪溶液；步骤S2，将NaCl、KCl和NH4Cl的混合溶液与氯化钪溶液混合，得到氯化钪混合熔盐溶液；步骤S3，对氯化钪熔盐溶液进行第一加热以蒸发HCl和90％以上的游离水，得到含水氯化钪熔盐，含水氯化钪熔盐中含有NH4Cl、游离水以及结晶水；步骤S4，对含水氯化钪熔盐进行第二加热以去除其中的游离水和结晶水，得到无水氯化钪熔盐，第二加热的温度为90℃～120℃、保温时间为3～6小时；步骤S5，对无水氯化钪熔盐在管式炉中、真空条件下进行第三加热以去除NH4Cl，管式炉的设定温度为400℃～600℃。
进一步地，上述步骤S5中，管式炉的设定温度为400℃～580℃。
进一步地，上述步骤S5中，真空条件的真空度P为：0.5×105Pa≤P＜1.0×105Pa，优选为0.5×105Pa≤P＜0.8×105Pa。
进一步地，上述步骤S5中的第三加热的保温时间为1～2小时。
进一步地，上述步骤S3的第一加热的加热温度为120℃～200℃。
进一步地，上述步骤S1中，浓盐酸的浓度大于等于30.0％，氧化钪纯度大于等于99.0wt.％。
进一步地，上述步骤S1中，在加热的条件下利用浓盐酸溶解氧化钪，浓盐酸和氧化钪的比例5～10mL/1g，优选步骤S1的加热温度为80℃～130℃。
进一步地，上述步骤S2包括：将NaCl、KCl和NH4Cl的混合溶液与氯化钪溶液混合后过滤，得到氯化钪熔盐溶液。
进一步地，上述NaCl、KCl和NH4Cl混合溶液中，NaCl与KCl为等摩尔比，氧化钪与KCl和NaCl的总质量比为1：1～6。
进一步地，上述氧化钪与NH4Cl的质量比为1：3～9。
应用本发明的技术方案，本申请通过上述制备方法，将NaCl、KCl和NH4Cl与氯化钪混合形成氯化钪熔盐溶液；然后再通过第一加热去除该溶液中的HCl和90％以上的游离水，得到含NH4Cl游离水和结晶水的氯化钪熔盐，此处形成含NH4Cl的氯化钪熔盐是为了避免结晶水脱除过程中部分氯化钪发生水解；在加热过程中，部分游离水会转变为结晶水，接着再通过第二加热去除剩余的游离水和结晶水，在该过程中，通过控制第二加热的温度和时间，使其中的结晶水以适当的速率被完全去除，并保证熔盐中存在NH4Cl，NH4Cl在加热过程可以有效抑制氯化钪在结晶水脱除过程中的水解发生；最后，通过在管式炉负压条件下，在较低的温度下，即可实现熔盐中NH4Cl的去除，其中NH4Cl通过受热升华或分解为NH3和HCl挥发而排出，因此整个过程可以保证无水氯化钪熔盐中的氯化钪的高纯度和低水解率。
上述过程中，不会产生有毒气体，所挥发的NH3和HCl在密闭环境中，因此可以对其进行有效回收；上述过程均为本领域的常规操作，工业操作安全易于掌握，且不需要设计专用设备，因此工业适用性强。
综上，从安全生产、钪原料合理利用到产物易储存出发，采用氯化钪熔盐络合技术，操作简单、设备要求低、产物易存储，可明显降低生产成本，对无水氯化钪制备技术的发展具有重要的意义。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里描述的那些以外的顺序实施。
如本申请背景技术所分析的，现有技术中的无水氯化钪制备工艺由于设备复杂或者毒气泄露风险较高，导致难以工业安全生产。为了解决该问题，本申请提供了一种无水氯化钪熔盐的制备方法，该制备方法包括：步骤S1，利用浓盐酸溶解氧化钪，制得氯化钪溶液；步骤S2，将NaCl、KCl和NH4Cl的混合溶液与氯化钪溶液混合，得到氯化钪熔盐溶液；步骤S3，对氯化钪熔盐溶液进行第一加热以蒸发HCl和90％以上的游离水，得到含水氯化钪熔盐，含水氯化钪熔盐中含有NH4Cl、游离水以及结晶水；步骤S4，对含水氯化钪熔盐进行第二加热以去除其中的游离水和结晶水，得到无水氯化钪熔盐，第二加热的温度为90℃～120℃、保温时间为3～6小时；以及步骤S5，对无水氯化钪熔盐在管式炉中、真空条件下进行第三加热以去除NH4Cl，管式炉的设定温度为400℃～600℃。
本申请通过上述制备方法，将NaCl、KCl和NH4Cl与氯化钪混合形成氯化钪熔盐溶液；然后再通过第一加热去除该溶液中的HCl和90％以上的游离水，得到含NH4Cl游离水和结晶水的氯化钪熔盐，此处形成含NH4Cl的氯化钪熔盐是为了避免结晶水脱除过程中部分氯化钪发生水解；在加热过程中，部分游离水会转变为结晶水，接着再通过第二加热去除剩余的游离水和结晶水，在该过程中，通过控制第二加热的温度和时间，使其中的结晶水以适当的速率被完全去除，并保证熔盐中存在NH4Cl，NH4Cl在加热过程可以有效抑制氯化钪在结晶水脱除过程中的水解发生；最后，通过在管式炉负压条件下，在较低的温度下，即可实现熔盐中NH4Cl的去除，其中NH4Cl通过受热升华或分解为NH3和HCl挥发而排出，因此整个过程可以保证无水氯化钪熔盐中的氯化钪的高纯度和低水解率。
上述过程中，不会产生有毒气体，所挥发的NH3和HCl在密闭环境中，因此可以对其进行有效回收；上述过程均为本领域的常规操作，工业操作安全易于掌握，且不需要设计专用设备，因此工业适用性强。
综上，从安全生产、钪原料合理利用到产物易储存出发，采用氯化钪熔盐络合技术，操作简单、设备要求低、产物易存储，可明显降低生产成本，对无水氯化钪制备技术的发展具有重要的意义。
本领域技术人员应该清楚的是，本申请所得到的无水氯化钪熔盐与现有技术所描述的无水氯化钪熔盐的主要成分相同，其中除了含有无水氯化钪之外，还含有氯化钠和氯化钾。
为了更好地抑制氯化钪向氧化钪的转变，优选上述步骤S5中，管式炉的设定温度为400℃～580℃。
为了加快NH3和HCl的挥发，优选上述步骤S5中，真空条件的真空度P为：0.5×105Pa≤P＜1.0×105Pa，优选为0.5×105Pa≤P≤0.8×105Pa，优选保温时间为1～2小时。
上述步骤S3的第一加热时为了蒸发HCl和去除部分游离水，因此本领域技术人员可以根据二者的沸点选择合适的温度，为了提高去除效果并提高含水氯化钪熔盐的组成稳定性，优选上述步骤S3的第一加热的加热温度为120℃～200℃。
用于本申请的浓盐酸可以为现有技术中常用浓度的浓盐酸，优选上述步骤S1中，浓盐酸的浓度大于等于30.0％。为了提高产物中氯化钪的纯度，优选上述氧化钪纯度大于等于99.0wt.％。
利用浓盐酸溶解氧化钪，使溶解的钪以氯化钪的形式存在，一般在此过程中浓盐酸会过量添加，为了提高氧化钪的溶解速率，优选上述步骤S1中，在加热的条件下利用浓盐酸溶解氧化钪，浓盐酸和氧化钪的比例5～10mL/1g。为了在该过程中尽可能使氧化钪快速完全氯化，优选步骤S1的加热温度为80℃～130℃，在此温度下，既可以促进氧化钪氯化溶解，又不至于HCl挥发太多，氧化钪的氯化时间更适宜，比如一般在20～40分钟。
在本申请一种实施例中，上述步骤S2包括：将NaCl、KCl和NH4Cl的混合溶液与氯化钪溶液混合后过滤，得到氯化钪熔盐溶液。通过混合后过滤的方式，去除其中可能存在的不溶物，进而提高产物的纯净度。
上述NaCl和KCl的使用是为了稳定氯化钪的存在，为了防止氯化钪后续加热过程中发生水解，添加的NaCl、KCl熔盐与氯化钪可形成氯化物复盐，有效改善氯化钪的吸水性，优选上述NaCl、KCl和NH4Cl混合溶液中，NaCl与KCl为等摩尔比，氧化钪与KCl和NaCl的总质量比为1：1～6。前述的等摩尔比并不是绝对的等摩尔比，允许相对偏差在10％以内。
如前所述，NH4Cl分解形成的HCl对氯化钪的发生水解转变具有抑制作用，但是其最终是要去除的，为了既能实现理想的抑制作用，又能使NH4Cl在尽可能短的时间内被去除，优选上述氧化钪与NH4Cl的质量比为1：3～9。
以下将结合实施例和对比例，进一步地说明本申请的有益效果。
实施例1
利用50mL浓度为30％的盐酸在90℃的加热温度下溶解10g纯度为99.0％的氧化钪，制得氯化钪溶液。配置NaCl、KCl和NH4Cl混合溶液，然后将氯化钪溶液与氯化物混合溶液混合，其中Sc2O3、(KCl+NaCl)和NH4Cl的质量比为1：1：3，搅拌后滤去残渣，得到氯化钪混合熔盐溶液，KCl和NaCl等摩尔添加。将上述制得的氯化钪混合熔盐溶液加热至120℃，蒸发多余的HCl和约90％的游离水，得到含水氯化钪熔盐，含水氯化钪熔盐中含有NH4Cl、游离水以及结晶水。将该含水氯化钪熔盐放入烘箱内，升温至110℃，保温4小时，干燥完全去除剩余游离水和熔盐中的结晶水，得到无水氯化钪熔盐。最后将无水氯化钪熔盐移至管式炉，设定管式炉的真空度为0.5×105Pa，升温速率为5℃/min，加热至500℃，保温90分钟，去除NH4Cl，最终制得30.5g无水氯化钪熔盐。
实施例2
利用105mL浓度为35％的盐酸在80℃的加热温度下溶解15g纯度为99.5％的氧化钪，制得氯化钪溶液。配置NaCl、KCl和NH4Cl混合溶液，然后将氯化钪溶液与氯化物混合溶液混合，其中Sc2O3、(KCl+NaCl)和NH4Cl的质量比为1：3：6，搅拌后滤去残渣，得到氯化钪熔盐溶液，KCl和NaCl等摩尔添加。将上述制得的氯化钪熔盐溶液加热至150℃，蒸发多余的HCl和约92％的游离水，得到含水氯化钪熔盐，含水氯化钪熔盐中含有NH4Cl、游离水以及结晶水。将该含水氯化钪熔盐放入烘箱内，升温至90℃，保温6小时，干燥完全去除剩余游离水和熔盐中的结晶水，得到无水氯化钪熔盐，最后将无水氯化钪熔盐移至管式炉，设定管式炉的真空度为0.8×105Pa，升温速率为5℃/min，加热至400℃，保温120分钟，去除NH4Cl，最终制得76.7g无水氯化钪熔盐。
实施例3
利用40mL浓度为38％的盐酸在130℃的加热温度下溶解5g纯度为99.9％的氧化钪，制得氯化钪溶液。配置NaCl、KCl和NH4Cl混合溶液，然后将氯化钪溶液与氯化物混合溶液混合，其中Sc2O3、(KCl+NaCl)和NH4Cl的质量比为1：4：9，搅拌后滤去残渣，得到氯化钪混合熔盐溶液，KCl和NaCl等摩尔添加。将上述制得的氯化钪混合熔盐溶液加热至200℃，蒸发多余的HCl和约95％的游离水，得到含水氯化钪熔盐，含水氯化钪熔盐中含有NH4Cl、游离水以及结晶水。将该含水氯化钪熔盐放入烘箱内，升温至120℃，保温3小时，干燥完全去除剩余游离水和熔盐中的结晶水，得到无水氯化钪熔盐。最后将无水氯化钪熔盐移至管式炉，设定管式炉的真空度为0.6×105Pa，升温速率为5℃/min，加热至600℃，保温60分钟，去除NH4Cl，最终制得29.6g无水氯化钪熔盐。
实施例4
利用120mL浓度为36％的盐酸在120℃的加热温度下溶解12g纯度为99.3％的氧化钪，制得氯化钪溶液。配置NaCl、KCl和NH4Cl混合溶液，然后将氯化钪溶液与氯化物混合溶液混合，其中Sc2O3、(KCl+NaCl)和NH4Cl的质量比为1：6：6，搅拌后滤去残渣，得到氯化钪熔盐溶液，KCl和NaCl等摩尔添加。将上述制得的氯化钪熔盐溶液加热至180℃，蒸发多余的HCl和约93％的游离水，得到含水氯化钪熔盐，含水氯化钪熔盐中含有NH4Cl、游离水以及结晶水。将该含水氯化钪熔盐放入烘箱内，升温至100℃，保温5小时，干燥完全去除剩余游离水和熔盐中的结晶水，得到无水氯化钪熔盐。最后将无水氯化钪熔盐移至管式炉，设定管式炉的真空度为0.6×105Pa，升温速率为5℃/min，加热至500℃，保温60分钟，去除NH4Cl，最终制得97.1g无水氯化钪熔盐。
实施例5
与实施例4不同之处在于，利用120mL浓度为36％的盐酸在60℃的加热温度下溶解12g纯度为99.3％的氧化钪，需要6h以上，最终制得氯化钪溶液，配置NaCl、KCl和NH4Cl混合溶液，然后将氯化钪溶液与氯化物混合溶液混合，其中Sc2O3、(KCl+NaCl)和NH4Cl的质量比为1：6：6，搅拌后滤去残渣，得到氯化钪熔盐溶液，KCl和NaCl等摩尔添加。将上述制得的氯化钪熔盐溶液加热至180℃，蒸发多余的HCl和约93％的游离水，得到含水氯化钪熔盐，含水氯化钪熔盐中含有NH4Cl、游离水以及结晶水。将该含水氯化钪熔盐放入烘箱内，升温至100℃，保温5小时，干燥完全去除剩余游离水和熔盐中的结晶水，得到无水氯化钪熔盐。最后将无水氯化钪熔盐移至管式炉，设定管式炉的真空度为0.6×105Pa，升温速率为5℃/min，加热至500℃，保温60分钟，去除NH4Cl，最终制得97.3g无水氯化钪熔盐。
实施例6
与实施例4不同之处在于，Sc2O3、(KCl+NaCl)和NH4Cl的质量比为1：6：2，最终制得92.3g无水氯化钪熔盐。
实施例7
与实施例4不同之处在于，Sc2O3、(KCl+NaCl)和NH4Cl的质量比为1：6：10，最后将干燥的熔盐移至管式炉，设定管式炉的真空度为0.6×105Pa，升温速率为5℃/min，加热至500℃，需保温240分钟以上，去除NH4Cl，最终制得95.8g无水氯化钪熔盐。
实施例8
与实施例4不同之处在于，Sc2O3、(KCl+NaCl)和NH4Cl的质量比为1：7：6，最终制得109.3g无水氯化钪熔盐。该无水氯化钪熔盐中KCl和NaCl的含量较多。
实施例9
与实施例4不同之处在于，将上述制得的氯化钪熔盐溶液加热至220℃，蒸发多余的HCl和约96％的游离水，得到含水氯化钪熔盐，含水氯化钪熔盐中含有NH4Cl、游离水以及结晶水。最终制得93.2g无水氯化钪熔盐。
实施例10
与实施例4不同之处在于，最后将干燥的熔盐移至管式炉，设定管式炉的真空度为0.4×105Pa，升温速率为5℃/min，加热至500℃，保温60分钟，去除NH4Cl，最终制得93.6g无水氯化钪熔盐。该真空处理过程中，真空度过高，造成脱氨过程中部分氯化钪与氯化铵一起脱除，导致最终制得的熔盐量偏少。
对比例1
与实施例4不同之处在于，将含水氯化钪熔盐放入烘箱内，升温至150℃，保温5小时，干燥去除混合熔盐中的结晶水，得到无水氯化钪熔盐。最后将无水氯化钪熔盐移至管式炉，设定管式炉的真空度为0.6×105Pa，升温速率为5℃/min，加热至500℃，保温60分钟，去除NH4Cl，最终制得89.3g无水氯化钪熔盐。
对比例2
利用50mL浓度为30％的盐酸在90℃的加热温度下溶解10g纯度为99.0％的氧化钪，制得氯化钪溶液。配置NaCl、KCl和NH4Cl混合溶液，然后将氯化钪溶液与氯化物混合溶液混合，其中Sc2O3、(KCl+NaCl)和NH4Cl的质量比为1：1：3，搅拌后滤去残渣，得到氯化钪熔盐溶液，KCl和NaCl等摩尔添加。将上述制得的氯化钪熔盐溶液加热至120℃，蒸发多余的HCl和约90％的游离水，得到含水氯化钪熔盐，含水氯化钪熔盐中含有NH4Cl、游离水以及结晶水。将含水氯化钪熔盐放入真空干燥箱内，设定真空度为0.5×105Pa，升温至120℃，保温12小时，干燥去除剩余的游离水和结晶水，得到无水氯化钪熔盐。最后将无水氯化钪熔盐置于坩埚中并移至电阻炉，通入氩气，设定电阻炉的升温速率为5℃/min，加热至650℃，保温40分钟，去除NH4Cl，最终制得23.4g无水氯化钪熔盐。由于电阻炉的开放性，脱氨过程中氯化钪发生水解，导致最终熔盐量较少。
对比例3
利用50mL浓度为36％的盐酸在90℃的加热温度下溶解10g纯度为99.0％的氧化钪，制得氯化钪溶液。配置NaCl、KCl和NH4Cl混合溶液，然后将氯化钪溶液与氯化物混合溶液混合，其中Sc2O3、(KCl+NaCl)和NH4Cl的质量比为1：1：3，搅拌后滤去残渣，得到氯化钪熔盐溶液，KCl和NaCl等摩尔添加。将上述制得的氯化钪熔盐溶液加热至120℃，蒸发多余的HCl和约90％的游离水，得到含水氯化钪熔盐，含水氯化钪熔盐中含有NH4Cl、游离水以及结晶水。将含水氯化钪熔盐放入真空干燥箱内，设定真空度为0.5×105Pa，升温至120℃，保温12小时，干燥去除剩余的游离水和结晶水，得到无水氯化钪熔盐。最后将无水氯化钪熔盐置于坩埚中并移至电阻炉，通入氩气，设定电阻炉的升温速率为5℃/min，加热至850℃，保温20分钟，去除NH4Cl，最终制得11.2g无水氯化钪熔盐。由于电阻炉的开放性及炉温太高，脱氨过程中氯化钪发生水解、部分KCl+NaCl熔盐高温下被脱除，导致最终制得的熔盐量极少。
对各实施例和对比例得到的无水氯化钪熔盐的纯度进行检测，分别通过ICP测试手段对熔盐中的Sc、Cl、K、Na进行测量，并计算各实施例的无水氯化钪熔盐中氯化钪的含量以及氧化钪向氯化钪的转化率，首先通过无水氯化钪熔盐中Cl、K、Na的含量计算出ScCl3的含量，然后对比溶解的氧化钪，计算得出转化率，检测结果见表1。
表1
Figure BDA0003036275890000071
Figure BDA0003036275890000081
由表1各实施例中最终氯化钪熔盐的数据，对比实施例1～4可得：实施例5虽然制得的熔盐成分合格，但是氧化钪氯化时间长，成本较高；实施例6氯化铵添加量过少，导致脱水、脱氨过程中氯化钪的水解发生，造成制得的熔盐氯化钪含量和转化率均较低；实施例7氯化铵过量添加，导致后期脱氨时间长，能耗大，且不易去除彻底，长时间的脱氨处理使得环境中的水分造成少量氯化钪发生水解，进而造成氯化钪含量及转化率均偏低；实施例8(KCl+NaCl)添加过量，造成氯化钪熔盐中氯化钪的含量偏低，不能满足要求；实施例9采用220℃，蒸发多余HCl和脱除游离水过程中，带走部分NH4Cl，使得熔盐中氯化铵含量降低，造成脱结晶水时氯化钪的水解；实施例10真空度过高，导致氯化钪伴随氯化铵一并脱除，造成钪损耗，使制得的熔盐中氯化钪含量偏低；对比例1在150℃长时间脱结晶水时，造成部分氯化铵逸出，引起氯化钪的水解，使得熔盐中氯化钪的含量和转化率偏低；对比例2和3采用电阻炉通氩气脱氨工艺，由于电阻炉设备的开放性，氩气保护性不好，且温度较高，造成脱氨过程中，氯化钪的水解，使得熔盐中氯化钪的含量及转化率均偏低。因此，可看出本专利申请的各参数制得的无水氯化钪熔盐具有最佳效果。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
本申请通过上述制备方法，将NaCl、KCl和NH4Cl与氯化钪混合形成氯化钪熔盐溶液；然后再通过第一加热去除该溶液中的HCl和90％以上的游离水，得到含NH4Cl游离水和结晶水的氯化钪熔盐，此处形成含NH4Cl的氯化钪熔盐是为了避免结晶水脱除过程中部分氯化钪发生水解；在加热过程中，部分游离水会转变为结晶水，接着再通过第二加热去除剩余的游离水和结晶水，在该过程中，通过控制第二加热的温度和时间，使其中的结晶水以适当的速率被完全去除，并保证熔盐中存在NH4Cl，NH4Cl在加热过程可以有效抑制氯化钪在结晶水脱除过程中的水解发生；最后，通过在管式炉负压条件下，在较低的温度下，即可实现熔盐中NH4Cl的去除，其中NH4Cl通过受热升华或分解为NH3和HCl挥发而排出，因此整个过程可以保证无水氯化钪熔盐中的氯化钪的高纯度和低水解率。
上述过程中，不会产生有毒气体，所挥发的NH3和HCl在密闭环境中，因此可以对其进行有效回收；上述过程均为本领域的常规操作，工业操作安全易于掌握，且不需要设计专用设备，因此工业适用性强。
综上，从安全生产、钪原料合理利用到产物易储存出发，采用氯化钪熔盐络合技术，操作简单、设备要求低、产物易存储，可明显降低生产成本，对无水氯化钪制备技术的发展具有重要的意义。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无水氯化钪熔盐的制备方法，其特征在于，包括：
步骤S1，利用浓盐酸溶解氧化钪，制得氯化钪溶液；
步骤S2，将NaCl、KCl和NH4Cl的混合溶液与所述氯化钪溶液混合，得到氯化钪混合熔盐溶液；
步骤S3，对所述氯化钪熔盐溶液进行第一加热以蒸发HCl和90％以上的游离水，得到含水氯化钪熔盐，所述含水氯化钪熔盐中含有NH4Cl、游离水以及结晶水；
步骤S4，对所述含水氯化钪熔盐进行第二加热以去除其中的所述游离水和所述结晶水，得到无水氯化钪熔盐，所述第二加热的温度为90℃～120℃、保温时间为3～6小时；
步骤S5，对所述无水氯化钪熔盐在管式炉中、真空条件下进行第三加热以去除NH4Cl，所述管式炉的设定温度为400℃～600℃。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中，所述管式炉的设定温度为400℃～580℃。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中，所述真空条件的真空度P为：0.5×105Pa≤P＜1.0×105Pa，优选为0.5×105Pa≤P＜0.8×105Pa。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中的所述第三加热的保温时间为1～2小时。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S3的第一加热的加热温度为120℃～200℃。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述浓盐酸的浓度大于等于30.0％，所述氧化钪纯度大于等于99.0wt.％。
7.根据权利要求1或6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，在加热的条件下利用浓盐酸溶解氧化钪，所述浓盐酸和所述氧化钪的比例5～10mL/1g，优选所述步骤S1的加热温度为80℃～130℃。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2包括：将NaCl、KCl和NH4Cl的混合溶液与所述氯化钪溶液混合后过滤，得到所述氯化钪熔盐溶液。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述NaCl、KCl和NH4Cl混合溶液中，NaCl与KCl为等摩尔比，氧化钪与KCl和NaCl的总质量比为1：1～6。
10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氧化钪与NH4Cl的质量比为1：3～9。
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