[发明专利]一种无水稀土氯化钕的制备方法

说明书

本发明提供一种无水氯化钕的制备方法，包括以下步骤：(1)用盐酸溶解氧化钕或碳酸钕，制备饱和氯化钕溶液，控制HCl过量小于5％(g/g)；(2)调节(1)中饱和氯化钕溶液中HCl含量大于25％(g/g)，降至调节前温度，析出氯化钕晶体；(3)将(2)所得氯化钕晶体在微波条件下预脱水得到无水氯化钕粗品；(4)将(3)所得无水氯化钕粗品与氯化铵混合均匀，在200‑320℃干燥2‑6小时，即得无水氯化钕。制备的无水稀土氯化钕，水分含量≦1wt％，水不溶物≦0.5wt％。取所得无水氯化钕0.5g,溶解于100ml纯水中，溶液澄清无可见不溶物。本发明工艺简单，易操作，物料(氯化铵)消耗量很低，制备周期短，产物无水氯化钕水分含量低，基本不含水不溶物，稀土元素收率在99％以上。

技术领域

本发明涉及一种无水稀土氯化钕的制备方法，属于化工技术领域。

背景技术

稀土氯化物是工业生产中常见的原料之一，其也被称之为氯化稀土。由于氯化稀土具有催化活性与稳定性的特点，在工业生产的过程中往往被作为催化剂而使用，偶尔也可以作为稀土抛光粉的原料以及提取稀土元素的反应物。

在一些化学反应过程中，需要精准的控制原辅料的加入量，往往要求原辅料具有固定的形式存在。稀土氯化物一般含有多个结晶水，因此具有很强的风化性和潮解性，在使用过程中会影响添加分量，所以一般要制成无水氯化物的形式保存和使用。

目前制备无水氯化稀土的方法主要有以下几种：(1)无水溶剂法，即稀土金属在四氢呋喃(THF)溶液中与氯化汞发生金属交换反应，制备得到无水氯化稀土；该方法需要使用四氢呋喃、HgCl₂等有毒害物质，严重污染环境和影响职业健康，且后续处理过程困难，而且该方法起始原料需要高纯度的稀土金属，不适用于大规模地制备；(2)结晶水和稀土氯化物的减压脱水法，即氯化稀土溶液进行减压浓缩、冷却结晶、人工破碎等工序制得的含水的结晶氯化稀土，经真空脱水后得到无水氯化稀土；该方法脱水效果不佳，产品纯度不高；(3)氯化铵升华法，是将氧化稀土与氯化铵在300℃～450℃下转化，使氧化稀土转化为氯化稀土；该方法稀土中若存在+4价稀土元素存在时，如CeO2，如果用氯化铵升华法制备无水氯化稀土，反应过程中会有氧化还原反应的发生，很难制得纯度较高的无水氯化稀土，而且氯化铵消耗量很大，反应很难彻底进行，残留稀土氧化物含量偏高；(4)稀土氧化物氯化法，即往稀土氧化物中通入氯气，该方法产品不稳定，制备的无水氯化稀土中一般含有3％～58％的Re2O、5％～10％的水以及5％～10％的含水不溶物，氯化温度高达1050℃～1100℃，氯化过程氯气在高温下对设备腐蚀严重，具有很大的安全环保风险。

无水稀土氯化物中，使用较多的是无水氯化钕。发明CN 107601544 A公开了一种无水氯化钕的制备方法，通过将六水氯化钕进行分段流化脱水，并提供氯化氢保护气体氛围，最终制得无水氯化钕产品水分在10％以内，甚至达到5％左右，水不溶物在3％以上。发明CN 107892321 A公开了一种基于喷雾干燥-熔融脱水法制备无水氯化钕的方法，该方法将七水氯化钕配制成浓度不低于200g/L的氯化钕溶液；于110℃～120℃下进行喷雾干燥，获得三水氯化钕；再将三水氯化钕在温度为790℃～1000℃，真空度为50mm～100mm汞柱条件下进行加热熔融，获得熔融清液和杂质液；将熔融清液分离并冷却，获得无水氯化钕。该法制备得无水氯化钕水分最低在3％，水不溶物最低2％。显然，发明CN 107601544 A和发明CN 107892321 A开公的方法产品中都含有一定量水分和水不溶物。发明CN 102502756 A公开了一种程序升温法制备高纯无水氯化镨或氯化钕的方法，该方法PrCl₃·6H₂O或NdCl₃·6H₂O和氯化铵按重量比2∶1混合，真空度达到0.08MPa时开始程序升温，在室温-350℃控制升温速率和保温时间，得到无水氯化镨或无水氯化钕，含水量小于0.1％，产品加入到水中立刻溶解，溶液清亮透明，产品纯度大于99％，未提及水不溶物含量。该方法制备产品虽然含水量(小于0.1％)可以满足无水的要求，但是对升温速率和温度控制相当严格，氯化铵消耗很大，且制备周期长达几十个小时。

发明内容