一種稀土氯化物溶液射流熱解制備稀土氧化物的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提出了一種稀土氯化物溶液射流噴吹低溫快速熱解制備稀土氧化物的方法：（1）將燃?xì)馀cO2按照一定的流量經(jīng)燃燒形成高溫混合尾氣，作為熱解反應(yīng)的熱源和工作流體；（2）稀土氯化物溶液進(jìn)入射流器，被高溫混合尾氣加熱氣化，形成彌散分布的微小氣泡，并發(fā)生熱解反應(yīng)得到稀土氧化物粉末和含有HCl氣體的高溫?zé)峤馕矚?；?）熱解得到稀土氧化物和熱解尾氣的氣固混合體引入到旋風(fēng)分離器中，氣固分離，得到稀土氧化物粉末；熱解尾氣引入到吸收塔中經(jīng)吸收劑吸收得到鹽酸溶液，剩余凈化尾氣排空。該方法能夠顯著強(qiáng)化傳質(zhì)和傳熱效率，降低熱解能耗，使氯化稀土溶液快速熱解，得到的稀土氧化物粉末粒度小、顆粒分布均勻，純度高。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種稀土氯化物溶液射流熱解制備稀土氧化物的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于稀土冶金領(lǐng)域，具體涉及一種由稀土氯化物制備稀土氧化物的方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]稀土氧化物具有很廣泛的用途，例如，氧化鑭廣泛用于制造特種合金精密光學(xué)玻璃、高折射光學(xué)纖維板，適合做攝影機(jī)、照相機(jī)、顯微鏡鏡頭和高級(jí)光學(xué)儀器棱鏡、陶瓷電容器以及反應(yīng)催化劑等。氧化鈰廣泛用于氧化劑，有機(jī)反應(yīng)的催化劑，變色玻璃以及搪瓷玻璃等。氧化鐠用于建筑陶瓷和日用陶瓷中，其與陶瓷釉混合制成色釉，也可單獨(dú)作釉下顏料，制成的顏料呈淡黃色，色調(diào)純正、淡雅。氧化釹主要用作玻璃、陶瓷的著色劑，制造金屬釹的原料和強(qiáng)磁性釹鐵硼的原料，鎂合金或鋁合金中添加1.5%-2.5%納米氧化釹可提高合金的高溫性能、氣密性和耐腐蝕性，廣泛用作航空航天材料。氧化釤可作吸收紅外線的發(fā)光玻璃添加劑，感光材料中的涂料，以及制釤鉆永磁材料和生產(chǎn)金屬釤等等。
[0003]目前，稀土氧化物的主要制備方法是銨鹽(或堿金屬氫氧化物)沉淀法，即將氨水(或堿金屬氫氧化物)加入到稀土鹽類(lèi)溶液中得到稀土氫氧化物沉淀，過(guò)濾洗滌得到氫氧化稀土沉淀，然后高溫脫水得到稀土氧化物。另外，草酸鹽或碳銨沉淀法是利用草酸鹽或碳銨直接加入到氯化稀土溶液中將稀土轉(zhuǎn)化為草酸稀土沉淀，過(guò)濾得到草酸稀土，然后在800-900°C煅燒得到稀土氧化物。以上方法均會(huì)產(chǎn)生大量的堿性廢水，嚴(yán)重污染環(huán)境，同時(shí)焙燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化碳廢氣等。
[0004]中國(guó)實(shí)用新型專(zhuān)利ZL200920203918和中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利ZL201010534886、201210081225公開(kāi)了采用氯化稀土溶液直接熱解制備稀土氧化物的方法，并公開(kāi)了相關(guān)溶液濃度、氣流量和焙燒溫度等工藝條件。即，首先將焙燒爐預(yù)熱到500-170(TC，然后將10-300g/L的氯化稀土溶液以2-8000L/h的流量噴吹到焙燒爐中，焙燒l_40min，得到稀土氧化物，經(jīng)旋風(fēng)分離所得的HCl焙燒尾氣采用吸收塔吸收得到鹽酸循環(huán)利用。由于所采用的熱解焙燒爐局限性，造成這種噴吹氯化稀土溶液熱解效率過(guò)低，因此需要較長(zhǎng)時(shí)間的高溫焙燒(焙燒時(shí)間l_40min)才能保證熱解反應(yīng)充分發(fā)生，而過(guò)長(zhǎng)的焙燒周期會(huì)導(dǎo)致熱解所得粉末粒度過(guò)大且分布不均勻，嚴(yán)重影響其質(zhì)量。另外，熱解制備稀土氧化物的過(guò)程中還會(huì)發(fā)生二次副反應(yīng)造成熱解效率低下，所制備的稀土氧化物純度下降。副反應(yīng)如下:REC13+RE203=3RE0C1。
[0005]因此，開(kāi)發(fā)稀土氯化物溶液快速直接熱解工藝，是實(shí)現(xiàn)稀土氯化物溶液直接熱解制備優(yōu)質(zhì)稀土氧化物的關(guān)鍵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明針對(duì)稀土氯化物溶液直接焙燒熱解制備稀土氧化物存在熱解效率低，高溫焙燒周期長(zhǎng)，熱解所得的稀土氧化物粉末粒度大、分布不均勻，以及產(chǎn)物純度低等缺點(diǎn)，提出了一種稀土氯化物溶液射流噴吹低溫快速熱解制備稀土氧化物的方法，該方法能夠顯著強(qiáng)化傳質(zhì)和傳熱效率，降低熱解能耗，使氯化稀土溶液快速熱解，得到的稀土氧化物粉末粒度小、顆粒分布均勻，純度高。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0008]一種稀土氯化物溶液射流熱解制備稀土氧化物的方法，包括以下步驟:
[0009]( 1)高溫混合尾氣制備
[0010]將燃?xì)馀cO2按照一定的流量經(jīng)燃燒形成高溫混合尾氣，將其直接泵入射流反應(yīng)器中，作為熱解反應(yīng)的熱源和工作流體；所述燃?xì)馀cO2的體積流量比為1:2~1: 16，燃?xì)饪偭髁?~3000Nm3/h，燃?xì)鈬姶祲毫?.5MPa~1.5MPa ；
[0011](2)射流熱解反應(yīng)
[0012]濃度為50~300g/L、吸入流量為10~10000L/h的稀土氯化物溶液由射流反應(yīng)器的被輸送液體入口處進(jìn)入射流器，被步驟(1)中產(chǎn)生的溫度為500°C~1300°C的高溫混合尾氣加熱氣化，形成彌散分布的微小氣泡，并發(fā)生熱解反應(yīng)得到稀土氧化物粉末和含有HCl氣體的高溫?zé)峤馕矚猓?br> [0013]所述的稀土氯化物生成稀土氧化物的射流熱解反應(yīng)如下:
[0014]氯化鈰水溶液熱解反應(yīng)式:
[0015]2CeCl3+3H20+0.502=2Ce02+6HCl (1)
[0016]除氯化鈰溶液外，其余三價(jià)氯化稀土水溶液熱解反應(yīng)式如下:
[0017]2REC13+3H20=RE203+6HC1 (2)
[0018](3)氣固分離
[0019]熱解得到稀土氧化物和熱解尾氣的氣固混合體以切向方式經(jīng)旋風(fēng)分離器的氣體入口引入到旋風(fēng)分離器中，實(shí)現(xiàn)氣固分離，得到熱解尾氣和稀土氧化物粉末；
[0020](4)尾氣處理
[0021]熱解尾氣經(jīng)旋風(fēng)分離器頂部的氣體出口離開(kāi)旋風(fēng)分離器，引入到填料吸收塔中經(jīng)吸收劑吸收得到鹽酸溶液，剩余凈化尾氣排空。
[0022]上述的一種稀土氯化物溶液射流熱解制備稀土氧化物的方法，所述的稀土氯化物包括:LaCl3、CeCl3、PrCl3> NdCl3、SmCl3, EuCl3, GdCl3, DyCl3, HoCl3, ErCl3, TmCl3, YbCl3,LuCl3' ScCI3^YCI3 等。
[0023]上述的一種稀土氯化物溶液射流熱解制備稀土氧化物的方法，所述的稀土氧化物包括:La2O3、CeO2、Pr2O3、Nd2O3、Sm2O3、Eu2O3、Gd2O3、Dy2O3、Ho2O3、Er2O3、Tm2O3、Yb2O3、Lu2O3、Sc2O3、Y2O3 等。
[0024]上述的一種稀土氯化物溶液射流熱解制備稀土氧化物的方法，步驟(1)中所述的燃?xì)馐莌2、CH4, C2H2、天燃?xì)饣蛎河停?br> [0025]氫氣燃燒時(shí):2H2(g)+02(g)=2H20(g)(3)
[0026]甲烷燃燒時(shí):CH4(g)+202(g) =CO2 (g)+2H20(g) (4)
[0027]乙炔燃燒時(shí):2C2H2(g)+502(g)=4C02(g)+2H20(g) (5)
[0028]天燃?xì)馊紵龝r(shí):可用方程式(3)近似表示，
[0029]煤油燃燒時(shí):C8H18(g)+12.502(g)=8C02(g)+9H20(g) (6)。
[0030]上述的一種稀土氯化物溶液射流熱解制備稀土氧化物的方法，為了提高熱解轉(zhuǎn)化率，降低熱解溫度，可在所述步驟(2)中的稀土氯化物溶液中添加質(zhì)量濃度為20%~30%的雙氧水或次氯酸溶液，其加入量為稀土氯化物溶液體積的10%~20% ;此時(shí)，所述高溫混合尾氣溫度為400°C~1000°C ；
[0031]雙氧水體系下氯化鈰溶液熱解過(guò)程的反應(yīng)式為:
[0032]2CeCl3+3H202=2Ce02+6HCl+02 (7)
[0033]雙氧水體系下，除了氯化鈰溶液以外其余三價(jià)氯化稀土溶液熱解反應(yīng)式:
[0034]2RECl3+6H202=RE203+6HCl+302 ( 8)
[0035]次氯酸體系下氯化鈰溶液熱解過(guò)程的反應(yīng)式為
[0036]2CeCl3+HC10+3H20=2Ce02+7HCl (9)
[0037]次氯酸體系下，除了氯化鈰溶液以外其余三價(jià)氯化稀土溶液熱解反應(yīng)式:
[0038]2RECl3+2HC10+3H20=RE203+8HCl+02 (10)。
[0039]上述的一種稀土氯化物溶液射流熱解制備稀土氧化物的方法，所述步驟(3)中的稀土氧化物粉末純度> 99%以上。
[0040]上述的一種稀土氯化物溶液射流熱解制備稀土氧化物的方法，所述步驟(3)的旋風(fēng)分離器是CZT型標(biāo)準(zhǔn)旋風(fēng)分離器，處理能力根據(jù)熱解流量確定，可用其他型號(hào)替代。
[0041]上述的一種稀土氯化物溶液射流熱解制備稀土氧化物的方法，其特征在于，所述步驟(4)中填料吸收塔型號(hào)為CST型。
[0042]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì):
[0043]1、采用射流噴吹熱解技術(shù)，稀土氯化物溶液被工作流體(高溫燃?xì)?迅速加熱氣化的同時(shí)會(huì)形成均勻彌散超細(xì)氣泡，大大增加了反應(yīng)界面，保證了熱解反應(yīng)充分。
[0044]2、采用射流噴吹熱解技術(shù)，工作流體可以快速通過(guò)射流反應(yīng)器，熱解反應(yīng)時(shí)間僅
0.1 s左右，實(shí)現(xiàn)了快速熱解，避免了現(xiàn)有稀土氯化物溶液焙燒熱解法制備稀土氧化物過(guò)程中氯氧化物副產(chǎn)物的生成，提高了熱解轉(zhuǎn)化率和稀土氧化物的純度。
[0045]3、由于稀土氯化物溶液氣化形成均勻彌散超細(xì)氣泡，因此該方法制備稀土氧化物粉末具有粒度小，顆粒分布均勻等優(yōu)點(diǎn)。
[0046]4、以高溫燃?xì)鉃楣ぷ髁黧w攜帶氯化稀土溶液進(jìn)行射流熱解，氯化稀土溶液被高溫燃?xì)鈹y帶進(jìn)入射流器的同時(shí)會(huì)被迅速加熱氣化，顯著強(qiáng)化傳質(zhì)和傳熱效率，降低熱解能耗。
[0047]5、本方法采用稀土氯化物溶液為原料直接熱解制備稀土氧化物，熱解尾氣經(jīng)吸收得到鹽酸溶液，可以返回氯化稀土溶液制備工藝，實(shí)現(xiàn)了稀土氧化物的無(wú)廢清潔生產(chǎn)。
[0048]6、與碳酸或草酸(有毒)沉淀法相比，本發(fā)明不需要進(jìn)行沉淀預(yù)處理，避免了氨氮廢水的產(chǎn)生，顯著降低了對(duì)環(huán)境的污染。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0049]圖1氯化稀土溶液射流熱解流程圖【具體實(shí)施方式】
[0050]氯化稀土溶液是采用純度不低于99.9%的氯化稀土配制而成，氯化稀土均購(gòu)自于曲阜市鑭系化工有限公司。
[0051]旋風(fēng)分離器是CZT型標(biāo)準(zhǔn)旋風(fēng)分離器，處理能力根據(jù)熱解流量確定，可用其他型號(hào)替代。
[0052]尾氣吸收采用填料吸收塔，型號(hào)CST型。[0053]實(shí)施例1
[0054]一種由LaCl3制備La2O3的方法，其步驟如下:
[0055]1、CH4與O2經(jīng)射流燃燒器燃燒形成CO2和H2O的高溫混合尾氣，將其直接泵入射流熱解反應(yīng)器中作為工作流體和熱解反應(yīng)的熱源，燃?xì)饪偭髁?000Nm3/h，燃?xì)鈬姶祲毫?br> 1.5MPa，CH4與O2的流量比為1:2，二者燃燒反應(yīng)式為:
[0056]CH4 (g) +202 (g) =CO2 (g) +2H20 (g) + Δ H1 ；
[0057]2、50g/L的LaCl3溶液以10000L/h的流量由射流熱解反應(yīng)器的被輸送液體入口攜帶進(jìn)入反應(yīng)器被加熱氣化，熱解溫度達(dá)到1250~1300°C，迅速發(fā)生熱解反應(yīng)得到La2O3粉末和含有HCl氣體、水蒸氣、CO2及過(guò)程量氧氣的高溫?zé)峤馕矚猓籐aCl3水溶液熱解反應(yīng)式如下:
[0058]2LaCl3+3H20=La203+6HCl ；
[0059]3、將La2O3粉末和高溫?zé)峤馕矚饨M成的氣固混合體系以切向方式經(jīng)旋風(fēng)分離器的氣體入口引入到旋風(fēng)分離器進(jìn)行氣固分離得到熱解尾氣和La2O3粉末；
[0060]4、熱解尾氣經(jīng)吸收塔吸收得到鹽酸溶液循環(huán)利用，凈化吸收后尾氣排空。
[0061]經(jīng)化學(xué)成分分析，熱解得到的La2O3粉末純度為99.7%。
[0062]實(shí)施例2
[0063]一種由CeCl3制備CeO2的方法，其步驟如下:
[0064]1、煤油與O2經(jīng)射流燃燒器燃燒形成CO2和H2O的高溫混合尾氣，將其直接泵入射流熱解反應(yīng)器中作為工作流體和熱解反應(yīng)的熱源，燃?xì)饪偭髁?Nm3/h，燃?xì)鈬姶祲毫?.5MPa，煤油與O2的流量比為1:16, 二者燃燒反應(yīng)式為:
[0065]C8H18 (g) +12.502 (g) =8C02 (g) +9H20 (g) + Δ H1 ；
[0066]2、175g/L的CeCl3溶液以10L/h的流量由射流熱解反應(yīng)器的被輸送液體入口攜帶進(jìn)入反應(yīng)器被加熱氣化，熱解溫度達(dá)到500~30°C，發(fā)生熱解反應(yīng)得到CeO2粉末和含有HCl氣體、水蒸氣、CO2及過(guò)程量氧氣的高溫?zé)峤馕矚?；CeClyK溶液熱解反應(yīng)式如下:
[0067]2CeCl3+3H20+0.502=2Ce02+6HCl ；
[0068]3、將CeO2粉末和高溫?zé)峤馕矚饨M成的氣固混合體系以切向方式經(jīng)旋風(fēng)分離器的氣體入口引入到旋風(fēng)分離器進(jìn)行氣固分離，得到熱解尾氣和CeO2粉末；
[0069]4、熱解尾氣經(jīng)吸收塔吸收得到鹽酸溶液循環(huán)利用，凈化吸收后尾氣排空。
[0070]經(jīng)化學(xué)成分分析，熱解得到的CeO2粉末純度為99.5%。
[0071]實(shí)施例3
[0072]一種由NdCl3制備N(xiāo)d2O3的方法，其步驟如下:
[0073]1、天然氣與O2經(jīng)射流燃燒器燃燒形成高溫混合尾氣，將其直接泵入射流熱解反應(yīng)器中作為工作流體和熱解反應(yīng)的熱源，燃?xì)饪偭髁?00Nm3/h，燃?xì)鈬姶祲毫?.5MPa，天然氣與O2流量比為1:3.0 ;
[0074]2、配制濃度為300g/L的NdCl3溶液3000L，再向溶液中加入質(zhì)量濃度為30%的雙氧水溶液300L ；
[0075]3、將混合溶液以500L/h的流量由射流熱解反應(yīng)器的被輸送液體入口攜帶進(jìn)入反應(yīng)器，被加熱氣化，熱解溫度達(dá)到400~420°C，迅速發(fā)生熱解反應(yīng)得到Nd2O3粉末和含有HCl氣體、水蒸氣、CO2及過(guò)程量氧氣的高溫?zé)峤馕矚?；該體系下NdCl3溶液熱解過(guò)程的反應(yīng)式為:
[0076]2NdCl3+3H20=Nd203+6HCl (g)
[0077]2NdCl3+6H202=Nd203+6HCl+302 ；
[0078]4、將Nd2O3粉末和高溫?zé)峤馕矚饨M成的氣固混合體系以切向方式經(jīng)旋風(fēng)分離器的氣體入口引入到旋風(fēng)分離器進(jìn)行氣固分離得到熱解尾氣和Nd2O3粉末；
[0079]5、熱解尾氣經(jīng)吸收塔吸收得到鹽酸溶液循環(huán)利用，凈化吸收后尾氣排空。經(jīng)化學(xué)成分分析，熱解得到的Nd2O3粉末純度為99.8%。
[0080]實(shí)施例4
[0081]一種由ErCl3制備Er2O3的方法，其步驟如下:
[0082]UC2H2與O2經(jīng)射流燃燒器燃燒形成高溫混合燃?xì)猓瑢⑵渲苯颖萌肷淞鳠峤夥磻?yīng)器中作為工作流體和熱解反應(yīng)的熱源，燃?xì)饪偭髁?000Nm3/h，燃?xì)鈬姶祲毫?.0MPa, C2H2與O2流量比為1:2.5, 二者燃燒反應(yīng)式為: [0083]2C2H2 (g) +502 (g) =4C02 (g) +2H20 (g) + Δ H1 ；
[0084]2、配制濃度為200g/L的ErCl3溶液30000L，再向溶液中加入濃度為20%次氯酸溶液6000L并混合均勻；
[0085]3、將混合溶液以5000L/h的流量由射流熱解反應(yīng)器的被輸送液體入口攜帶進(jìn)入反應(yīng)器，被加熱氣化，熱解溫度達(dá)到960~1000°C，迅速發(fā)生熱解反應(yīng)得到Er2O3粉末和含有HCl氣體、水蒸氣、CO2及過(guò)程量氧氣的高溫?zé)峤馕矚?；該體系下ErCl3溶液熱解過(guò)程的反應(yīng)式為:
[0086]2ErCl3+3H20=Er203+6HCl
[0087]2ErCl3+HC10=Er203+HCl+02 ；
[0088]4、將Er2O3粉末和高溫?zé)峤馕矚饨M成的氣固混合體系以切向方式經(jīng)旋風(fēng)分離器的氣體入口引入到旋風(fēng)分離器進(jìn)行氣固分離得到熱解尾氣和Er2O3粉末；
[0089]5、熱解尾氣經(jīng)吸收塔吸收得到鹽酸溶液循環(huán)利用，凈化吸收后尾氣排空。
[0090]經(jīng)化學(xué)成分分析，熱解得到的Er2O3粉末純度為99.3%。
[0091]實(shí)施例5
[0092]一種由CeCl3制備CeO2的方法，其步驟如下:
[0093]1、氫氣與O2經(jīng)射流燃燒器燃燒形成高溫混合尾氣，將其直接泵入射流熱解反應(yīng)器中作為工作流體和熱解反應(yīng)的熱源，燃?xì)饪偭髁?0Nm3/h，燃?xì)鈬姶祲毫?.0MPa，氫氣與O2流量比為4:3，二者燃燒反應(yīng)式為:
[0094]2? (g) +O2 (g) =2H20 (g) + Δ H1 ；
[0095]2、配制濃度為100g/L的CeCl3溶液8000L，再向溶液中加入質(zhì)量濃度為25%的雙氧水溶液1200L ；
[0096]3、將混合溶液以1000L/h的流量由射流熱解反應(yīng)器的被輸送液體入口攜帶進(jìn)入反應(yīng)器，被加熱氣化，熱解溫度達(dá)到690~710°C，迅速發(fā)生熱解反應(yīng)得到CeO2粉末和含有HCl氣體、水蒸氣、CO2及過(guò)程量氧氣的高溫?zé)峤馕矚?；該體系下CeCl3溶液熱解過(guò)程的反應(yīng)式為:
[0097]2CeCl3+3H20+0.502=2Ce02+6HCl
[0098]2CeCl3+3H202=2Ce02+6HCl+02 ；[0099]4、將CeO2粉末和高溫?zé)峤馕矚饨M成的氣固混合體系以切向方式經(jīng)旋風(fēng)分離器的氣體入口引入到旋風(fēng)分離器進(jìn)行氣固分離得到熱解尾氣和CeO2粉末；
[0100]5、熱解尾氣經(jīng)吸收塔吸收得到鹽酸溶液循環(huán)利用，凈化吸收后尾氣排空。
[0101]經(jīng)化學(xué)成分分析，熱解得到的CeO2粉末純度為99.7%。
[0102]實(shí)施例6
[0103]一種由PrCl3制備Pr2O3的方法，其步驟如下:
[0104]1、CH4與O2經(jīng)射流燃燒器燃燒形成CO2和H2O的高溫混合尾氣，將其直接泵入射流熱解反應(yīng)器中作為工作流體和熱解反應(yīng)的熱源，燃?xì)饪偭髁?000Nm3/h，燃?xì)鈬姶祲毫?br> 0.5MPa，CH4與O2的流量比為1:2，二者燃燒反應(yīng)式為:
[0105]CH4 (g) +202 (g) =CO2 (g) +2H20 (g) + Δ H1 ；
[0106]2、250g/L的PrCl3溶液以50L/h的流量由射流熱解反應(yīng)器的被輸送液體入口攜帶進(jìn)入反應(yīng)器被加熱氣化，熱解溫度達(dá)到820~840°C，迅速發(fā)生熱解反應(yīng)得到Pr2O3粉末和含有HCl氣體、水蒸氣、CO2及過(guò)程量氧氣的高溫?zé)峤馕矚?；PrCl3水溶液熱解反應(yīng)式如下:
[0107]2PrCl3+3H20=Pr203+6HCl ；
[0108]3、將Pr2O3粉末和高溫?zé)峤馕矚饨M成的氣固混合體系以切向方式經(jīng)旋風(fēng)分離器的氣體入口引入到旋風(fēng)分離器進(jìn)行氣固分離得到熱解尾氣和Pr2O3粉末；
[0109]4、熱解尾氣經(jīng)吸收塔吸收得到鹽酸溶液循環(huán)利用，凈化吸收后尾氣排空。
[0110]經(jīng)化學(xué)成分分析，熱解得到的Pr2O3粉末純度為99.7%。
[0111]實(shí)施例7
[0112]一種由SmCl3制備Sm2O3的方法:配制濃度為50g/L的SmCl3溶液，按照實(shí)施例1的方法射流熱解，得到的Sm2O3粉末經(jīng)化學(xué)成分分析，純度為99.6%
[0113]實(shí)施例8
[0114]一種由EuCl3制備Eu2O3的方法:配制濃度為150g/L的EuCl3溶液，按照實(shí)施例3的方法射流熱解，得到的Eu2O3粉末經(jīng)化學(xué)成分分析，純度為99.4%。
[0115]實(shí)施例9
[0116]一種由GdCl3制備Gd2O3的方法:配制濃度為150g/L的GdCl3溶液，按照實(shí)施例4的方法射流熱解，得到的Gd2O3粉末經(jīng)化學(xué)成分分析，純度為99.2%。
[0117]實(shí)施例10
[0118]一種由DyCl3制備Dy2O3的方法:配制濃度為300g/L的DyCl3溶液，按照實(shí)施例6的方法射流熱解，得到的Dy2O3粉末經(jīng)化學(xué)成分分析，純度為99.3%。
[0119]實(shí)施例11
[0120]一種由HoCl3制備Ho2O3的方法:配制濃度為100g/L的HoCl3溶液，按照實(shí)施例1的方法射流熱解，得到的Ho2O3粉末經(jīng)化學(xué)成分分析，純度為99.5%。
[0121]實(shí)施例12
[0122]一種由TmCl3制備Tm2O3的方法:配制濃度為100g/L的TmCl3溶液，按照實(shí)施例3的方法射流熱解，得到的Tm2O3粉末經(jīng)化學(xué)成分分析，純度為99.5%。
[0123]實(shí)施例13
[0124]一種由YbCl3制備Yb2O3的方法:配制濃度為100g/L的YbCl3溶液，按照實(shí)施例4的方法射流熱解，得到的Yb2O3粉末經(jīng)化學(xué)成分分析，純度為99.7%。[0125]實(shí)施例14
[0126]一種由LuCl3制備Lu2O3的方法:配制濃度為100g/L的LuCl3溶液，按照實(shí)施例6的方法射流熱解，得到的Lu2O3粉末經(jīng)化學(xué)成分分析，純度為99.6%。
[0127]實(shí)施例15
[0128]一種由ScCl3制備Sc2O3的方法:配制濃度為200g/L的ScCl3溶液，按照實(shí)施例1的方法射流熱解，得到的Sc2O3粉末經(jīng)化學(xué)成分分析，純度為99.4%。
[0129]實(shí)施例16
[0130]一種由YCl3制備Y2O3的方法:配制濃度為200g/L的YCl3溶液，按照實(shí)施例3的方法射流熱解，得到的Y2O3粉末經(jīng)化學(xué)成分分析，純度為99.8%。
【權(quán)利要求】
1.一種稀土氯化物溶液射流熱解制備稀土氧化物的方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)高溫混合尾氣制備 將燃?xì)馀cO2按照一定的流量經(jīng)燃燒形成高溫混合尾氣，將其直接泵入射流反應(yīng)器中，作為熱解反應(yīng)的熱源和工作流體；所述燃?xì)馀cO2的體積流量比為1:2~1: 16，燃?xì)饪偭髁?~3000Nm3/h，燃?xì)鈬姶祲毫?.5MPa~1.5MPa ； (2)射流熱解反應(yīng) 濃度為50~300g/L、吸入流量為10~10000L/h的稀土氯化物溶液由射流反應(yīng)器的被輸送液體入口處進(jìn)入射流器，被步驟(1)中產(chǎn)生的溫度為500°C~1300°C的高溫混合尾氣加熱氣化，形成彌散分布的微小氣泡，并發(fā)生熱解反應(yīng)得到稀土氧化物粉末和含有HCl氣體的高溫?zé)峤馕矚猓? 所述的稀土氯化物生成稀土氧化物的射流熱解反應(yīng)如下: 氯化鈰水溶液熱解反應(yīng)式:
2CeCl3+3H20+0.502=2Ce02+6HCl (I) 除氯化鈰溶液外，其余三價(jià)氯化稀土水溶液熱解反應(yīng)式如下:
2REC13+3H20=RE203+6HC1 (2) (3)氣固分離 熱解得到稀土氧化物和熱解尾氣的氣固混合體以切向方式經(jīng)旋風(fēng)分離器的氣體入口引入到旋風(fēng)分離器中，實(shí)現(xiàn)氣固分離，得到熱解尾氣和稀土氧化物粉末； (4)尾氣處理 熱解尾氣經(jīng)旋風(fēng)分離器頂部的氣體出口離開(kāi)旋風(fēng)分離器，引入到填料吸收塔中經(jīng)吸收劑吸收得到鹽酸溶液，剩余凈化尾氣排空。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種稀土氯化物溶液射流熱解制備稀土氧化物的方法，其特征在于，所述的稀土氯化物包括:LaCl3、CeCl3、PrCl3、NdCl3、SmCl3, EuCl3, GdCl3, DyCl3,HoCl3, ErCl3, TmCl3, YbCl3, LuCl3, ScCl3 和 YC13。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種稀土氯化物溶液射流熱解制備稀土氧化物的方法，其特征在于，所述的稀土氧化物包括:La203、CeO2> Pr2O3> Nd203、Sm2O3> Eu2O3> Gd2O3> Dy2O3> Ho2O3>Er2O3、Tm2O3、Yb2O3、Lu2O3、Sc2O3 和 Y2O3。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種稀土氯化物溶液射流熱解制備稀土氧化物的方法，其特征在于，步驟(1)中所述的燃?xì)馐荋2、CH4、C2H2、天燃?xì)饣蛎河汀?br> 5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種稀土氯化物溶液射流熱解制備稀土氧化物的方法，其特征在于，所述步驟(2)中，向稀土氯化物溶液中添加質(zhì)量濃度為20%~30%的雙氧水或次氯酸溶液，其加入量為稀土氯化物溶液體積的10%~20% ;此時(shí)，所述用于高溫?zé)峤夥磻?yīng)的高溫混合尾氣溫度范圍為400°C~1000°C ； 雙氧水體系下氯化鈰溶液熱解過(guò)程的反應(yīng)式為:
2CeCl3+3H202=2Ce02+6HCl+02 (3) 雙氧水體系下，除了氯化鈰溶液以外其余三價(jià)氯化稀土溶液熱解反應(yīng)式: 2RECl3+6H202=RE203+6HCl+302 ( 4) 次氯酸體系下氯化鈰溶液熱解過(guò)程的反應(yīng)式為2CeCl3+HC10+3H20=2Ce02+7HCl (5) 次氯酸體系下，除了氯化鈰溶液以外其余三價(jià)氯化稀土溶液熱解反應(yīng)式: 2RECl3+2HC10+3H20=RE203+8HCl+02 (6 )。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種稀土氯化物溶液射流熱解制備稀土氧化物的方法，其特征在于，所述步驟(3)中得到的稀土氧化物粉末純度> 99%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種稀土氯化物溶液射流熱解制備稀土氧化物的方法，其特征在于，所述步驟(4)中的旋風(fēng)分離器是CZT型標(biāo)準(zhǔn)旋風(fēng)分離器或其他型號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)旋風(fēng)分離器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種稀土氯化物溶液射流熱解制備稀土氧化物的方法，其特征在于，所述步驟(4) 中填料吸收塔型號(hào)為CST型。
【文檔編號(hào)】C01F17/00GK103833064SQ201410003498
【公開(kāi)日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2014年1月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月3日
【發(fā)明者】張廷安, 豆志河, 劉燕, 張子木, 呂國(guó)志, 趙秋月, 牛麗萍, 蔣孝麗 申請(qǐng)人:東北大學(xué)