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氟化镧,白色面心立方晶体,熔点1493 ℃,几 乎不溶于水,具有良好的化学稳定性。 其主要用于 制备现代医学图像显示技术和核子科学要求的闪烁 体,稀土晶体激光材料,氟化物玻璃光导纤维和稀土 红外玻璃,照明光源的弧光灯炭电极,化学分析中的 氟离子选择电极,以及用于制造特种合金,电解生产 金属镧和拉制氟化镧单晶等。
目前稀土氟化物的制备方法主要有干法和湿法两种,干法是以稀土化合物和含氟气体/含氟化合物 为原料,通过气固/固固反应制备产品,具有反应效率低、反应产物纯度低,工况危险不易控制等缺点。 湿法是在稀土化合物溶液中直接加入氟化 物(氢氟酸、氟化氢铵等)沉淀出稀土氟化物,经洗 涤、干燥制得产品,工艺简单,生产成本低,已广泛应用于产业化生产,但湿法生产的主要缺点是沉淀物 颗粒极细,呈胶体状,过滤困难,损失大,稀土回收率 低等。 对此,本文通过三种工艺对比验证实验 确定最佳工艺路线,并优化关键控制参数,有效增大 氟化镧产品颗粒粒度,大大提高稀土收率。 实验结 果表明,用新方法制备的稀土氟化镧不仅沉淀速率 快,而且经多次洗涤后,料液仍然容易分离,所得产 品具有含水量少、纯度高、颗粒粗大、收率高等优点。 进行大量对比实验,验证了氢氟酸直接沉淀法、 草酸转型沉淀法、碳酸氢铵转型沉淀法三种不同湿 法工艺制备氟化镧工艺路线,实验结果如下:
将有水氢氟酸和氯化镧直接反应制备氟化镧。 优点:反应过程中有大量白色胶状沉淀快速生成。 缺点:氟化镧沉淀颗粒小,沉降速度慢,过滤洗涤困难,漏滤现象严重。
将氯化镧和草酸反应制备草酸镧,再和氢氟酸 反应制备氟化镧。 优点:氟化镧产品沉降速度 快,颗粒较大,烘干和煅烧后产品呈粉末状,外观呈灰白色。 缺点:原料成本高,每吨原料草酸 4 000 元 左右;酸性工况腐蚀设备,且造成镧收率较低,只有 90%左右。 主要表现在:草酸镧制备母液中镧含量 为 0.06 g/L,pH 值为 1 ~2;氟化镧制备母液中镧含 量为 0.07 g/L,pH 值为 1 ~2。
将氯化镧和碳酸氢铵反应制备碳酸镧,再和氢 氟酸反应制备氟化镧。 优点:原料成本低,原料 碳酸氢铵每吨 400 ~500 元;产品沉降速度快,近中 性工况易操作控制,设备腐蚀小,镧收率高,超过 98%。 主要表现在:碳酸镧制备母液中镧的含量为 0.009 ~0.025 g/L,pH 值为 6 ~7;氟化镧制备母液 中镧含量为 0.005 ~0.01 g/L,pH 值为 1 ~2。
缺点:反应有大量气泡逸出,加料需缓慢。
通过对比三种不同工艺路线,选择了最优的碳酸氢铵转型法制备氟化镧工艺路线,并对此技 术深入研究,优化工艺路线和参数,所得氟化铝产品 颗粒粗大,沉降速率快,容易洗涤和过滤,工况易于 控制,稀土收率高(≥98%),具有良好的工业应用 前景。
针对国家对稀土资源的限制开发和氟化稀土全 球多元化供应格局的形成,未来稀土氟化物市场需 求总量会逐步增大,其制备技术将越来越受到重视 和发展,开发低能耗、高收率、清洁生产的工艺路线 将是今后研究的重点方向。
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