氯化稀土溶液霧化熱分解製取氧化物過程基礎研究

《氯化稀土溶液霧化熱分解製取氧化物過程基礎研究》是依託東北大學，由吳文遠擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：氯化稀土溶液霧化熱分解製取氧化物過程基礎研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：吳文遠
• 依託單位：東北大學

中文摘要

針對我國稀土萃取分離生產中的廢水造成環境污染、土壤鹽漬化以及稀土氯化物溶液霧化熱分解基礎理論匱乏問題，本課題將以熱力學、動力學和氧化物晶體的成核與生長原理三個方面為基點，重點研究氯化稀土溶液直接熱分解過程的基礎理論。通過對H2、O2等引入氣體與載氣協同作用下的稀土氯化物分解過程熱力學與動力學的研究，探明RECl3轉化為RE2O3的新途徑；通過對形核劑作用下溶質析出、氧化物成核生長及晶體形成規律的研究，建立稀土氯化物分解為尺寸和形貌均一氧化物的新模式。其目的是解決氯化稀土熱分解過程中存在的氯氧化稀土中間產物難分解為氧化物、氧化物粉體粒度分布過寬和幾何形貌混雜的關鍵問題，為實現非皂化-鹽酸循環萃取分離稀土生產流程的綠色化提供科學基礎。

結題摘要

氯化鈰的熱解機理研究表明：CeCl3•7H2O在低溫脫水時的水解反應機理為：CeCl3+3H2O=Ce(OH)3+3HCl，CeCl3+3H2O=Ce(OH)3+3HCl，CeCl3+3H2O=Ce(OH)3+3HCl，4Ce(OH)3+O2+2H2O=4Ce(OH)4和Ce(OH)4=CeO2+H2O；當熱解溫度高於450oC時，CeCl3發生氧化反應直接氧化為CeO2：2CeCl3+2O2=2CeO2+3Cl2。氯化鐠的熱解機理研究表明：PrCl3•6H2O低溫脫水時發生水解反應的機理為：PrCl3+2H2O=Pr(OH)2Cl +2HCl； Pr(OH)2Cl在330℃時發生脫水反應生成PrOCl：Pr(OH)2Cl=PrOCl+H2O，PrOCl在1000oC以上發生化反應生成Pr12O22：12PrOCl +5O2 =Pr12O22 +6Cl2。氯化鋱的熱解機理研究表明：TbCl3•6H2O低溫脫水發生水解反應的機理為：TbCl3+2H2O=Tb(OH)2Cl+2HCl；Tb(OH)2Cl在較高的溫度發生脫水反應生成TbOCl: Tb(OH)2Cl = TbOCl+H2O，TbOCl在900oC以上發生化反應生成Tb7O12：14TbOCl+5O2 =2Tb7O12 +7Cl2。氯化鈰溶液的超聲霧化熱解工藝研究表明：溶液濃度、載氣流速及熱解溫度對產物的粒度影響依次降低。針對霧化熱解產物的形貌特徵，提出了溶液蒸發及溶質擴散的顆粒形成機制，在該機制下構建了三種不同的顆粒形成模型。在氯化鑭溶液中引入了H2O2作為助劑，噴霧熱解直接製備了氧化鑭。針對H2O2高溫條件下易分解這一問題，噴霧熱解法可以保證H2O2快速安全的通過高溫區，使得在相對低溫下條件下利用氯化鑭製備了氧化鑭。同時以工業生產線原料氯化鑭為原料，利用噴霧熱解法合成前驅體，低溫焙燒製備了純度達到99.9%的鋁酸鑭產品。