一种无水稀土氯化钕的制备方法与流程

1.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：

2.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。
3.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。
4.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。
5.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
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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
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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。


技术实现要素：

6.本发明提供一种无水氯化钕的制备方法，可以制备出氯化钕含量大于99％的无水氯化钕，含水量和水不溶物总量低于1％，产品配制成1％(g/ml)水溶液，溶液澄清；工艺控制简单易操作，物料消耗低。
7.本发明是通过以下技术方案实现的：
8.一种无水氯化钕的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
9.(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)；
10.(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；
11.(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；
12.(4)将(3)所得无水氯化钕粗品与氯化铵混合均匀，在200
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320℃干燥2
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6小时，即得无水氯化钕。
13.其中，所述步骤(3)中微波条件为功率强度1kw/kg，温度为70
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100℃，时间20
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40min，控制该步骤中无水氯化钕粗品水分小于10％。
14.优选的，控制步骤(3)中无水氯化钕粗品水分小于5％。
15.优选的，所述步骤(2)中调节hcl含量大于30％(g/g)；分享出晶体后的溶液可返回步骤(1)使用。
16.优选的，步骤(4)中无水氯化钕粗品与氯化铵混合质量比为1:(0.05
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0.25)，更优选为1:(0.1
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0.2)。
17.使用所述方法制备的无水稀土氯化钕，水分含量≦1wt％，水不溶物≦0.5wt％。取制备所得无水氯化钕0.5g,溶解于100ml纯水中，溶液澄清无可见不溶物。
18.本发明方法工艺控制简单，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。
附图说明
19.图1为本发明工艺流程图。
具体实施方式
20.为了更清楚的描述本发明，下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
21.一种无水稀土氯化物的制备方法，包括以下步骤：
22.(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)；
23.(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；
24.(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；
25.(4)将(3)所得无水氯化钕粗品与氯化铵混合均匀，在200
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320℃干燥2
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6小时，即得无水氯化钕。
26.实施例1
27.取1kg氧化钕用盐酸溶解，控制盐酸过量浓度5％(g/g)，过滤；往滤液中通往hcl气体，使溶液中hcl含量大于30％(g/g)，降至初始温度，析出氯化钕晶体；将所得晶体放入微波干燥箱，调节微波功率为1kw，设定温度70
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100℃，干燥脱水40min，得到无水氯化钕粗品，测水分为5％。将粗品与氯化铵按质量比1:0.05混合均匀，在320℃烘箱中保温2小时，即得无水氯化钕成品。测得成品水分为0.5％，取成品0.5g溶解于100ml纯水，溶液澄清透明，无肉眼可见不溶物。
28.实施例2
29.取1.82kg碳酸钕(折reo量1kg)用盐酸溶解，控制盐酸过量浓度3％(g/g)，过滤；往滤液中加浓盐酸，使溶液中hcl含量大于20％(g/g)，降至初始温度，析出氯化钕晶体；将所得晶体放入微波干燥箱，调节微波功率为1kw，设定温度70
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100℃，干燥脱水20min，得到无水氯化钕粗品，测水分为10％。将粗品与氯化铵按质量比1:0.25混合均匀，在220℃烘箱中保温6小时，即得无水氯化钕成品。测得成品水分为0.9％，取成品0.5g溶解于100ml纯水，溶液澄清透明，无肉眼可见不溶物。
30.实施例3
31.取1kg氧化钕用盐酸溶解，控制盐酸过量浓度4％(g/g)，过滤；往滤液中加浓盐酸，使溶液中hcl含量大于25％(g/g)，降至初始温度，析出氯化钕晶体；将所得晶体放入微波干燥箱，调节微波功率为1kw，设定温度70
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100℃，干燥脱水30min，得到无水氯化钕粗品，测水分为8％。将粗品与氯化铵按质量比1:0.1混合均匀，在300℃烘箱中保温4小时，即得无水氯化钕成品。测得成品水分为0.8％，取成品0.5g溶解于100ml纯水，溶液澄清透明，无肉眼可见不溶物。
32.实施例4
33.取1kg氧化钕用盐酸溶解，控制盐酸过量浓度5％(g/g)，过滤；往滤液中加浓盐酸，使溶液中hcl含量大于25％(g/g)，降至初始温度，析出氯化钕晶体；将所得晶体放入微波干燥箱，调节微波功率为1kw，设定温度70
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100℃，干燥脱水40min，得到无水氯化钕粗品，测水分为7％。将粗品与氯化铵按质量比1:0.2混合均匀，在300℃烘箱中保温5小时，即得无水氯化钕成品。测得成品水分为0.9％，取成品0.5g溶解于100ml纯水，溶液澄清透明，无肉眼可见不溶物。
34.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。