专利名称：无水氯化镧的氯化焙烧脱水法制备工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于精细无机化学试剂制备技术领域。无水氯化镧是在稀土材料制造业具有重要应用价值的精细无机化学试剂，本发明公开了制备无水氯化镧的新工艺，采用此工艺能够制备出较高纯度的无水氯化镧，所获无水氯化镧试剂可广泛应用于金属镧的熔盐电解法生产、相关稀土材料的制备等技术领域。
背景技术：
随着现代新材料技术的发展，无水氯化镧试剂在稀土材料领域获得越来越重要的应用，在发展相关稀土材料的过程中，高纯无水氯化镧往往成为材料制备的关键技术条件。迄今已有较多无水氯化镧制备方法的研究报道，这些制备方法主要有以下数种(1)减压焙烧脱水法在减压条件下，通过水合氯化镧的焙烧脱水处理以制备无水氯化镧；(2)氯化铵氯化法通过氧化镧与过量氯化铵反应而生成中间化合物2NH4Cl·LaCl3，在减压焙烧条件下使中间化合物发生热分解，从而获得无水氯化镧；(3)化学气相传输法在保持适当温度梯度的密闭系统中，使氧化镧与过量无水氯化铝在较高温度区反应而生成气态配合物LaAl3Cl12，气态配合物逐渐扩散传输到较低温度区，再经分解反应沉积出无水氯化镧；(4)其它氯化法在绝水反应体系中，采用四氯化碳蒸汽氯化氧化镧，以制备无水氯化镧。在这些制备方法中，减压焙烧脱水法和氯化铵氯化法都难以避免少量氯化镧发生水解，所制备产物纯度比较低，化学气相传输法和其它氯化法的制备过程技术条件要求较高或反应过程时间太长，难以实现无水氯化镧的批量制备。
由于稀土氯化物的化学特性，在湿化学制备条件下所获得的氯化镧往往形成水合氯化镧，其饱和水合氯化物为含结晶水的LaCl3·7H2O，采用脱水处理法可将其所含结晶水逐步除去，然而脱水法制备无水氯化镧所固有的技术难题在于须设法充分抑制含水氯化物发生水解，以避免产生氯氧化镧杂质。在已有的减压焙烧脱水制备方法中，减压条件有利于实现脱水，但不能抑制氯化镧发生水解反应，因而所获产物仍含有较多的氯氧化镧杂质。本发明提供了无水氯化镧的氯化焙烧脱水法制备工艺，以LaCl3·7H2O为初始原料，采用干燥氯化氢保护下的焙烧脱水处理进行无水氯化镧的制备，此工艺能够充分有效地抑制水解反应，避免产生氯氧化镧杂质，从而能够制备出较高纯度的无水氯化镧试剂。
发明内容
依据水合氯化镧发生脱水反应的基本热化学过程，以LaCl3·7H2O为原料，采用氯化焙烧脱水法制备无水氯化镧，即在干燥氯化氢气体保护下，将LaCl3·7H2O在适当温度下进行焙烧，使LaCl3·7H2O逐步脱去所含结晶水，以获得较高纯度的无水氯化镧。无水氯化镧制备的基本工艺过程为将LaCl3·7H2O盛入舟形石英玻璃坩埚，送入安装于管式电阻炉的石英玻璃管中，将钢瓶装干燥氯化氢气体通入石英玻璃管，逐步升高焙烧温度，经过5～10小时焙烧处理，使LaCl3·7H2O逐步脱去所含水分；在脱水处理过程中，采用稀氢氧化钠溶液吸收系统排出的氯化氢尾气；焙烧脱水过程结束后，通入高纯氮气以清洗管道中存留的氯化氢气体，迅速取出经处理的无水粉料，予以密封保存。
在上述氯化焙烧脱水处理工艺中，为了充分抑制含水氯化物发生水解，以避免产生氯氧化镧杂质，本工艺须采取两个关键技术措施(1)控制适当焙烧温度是抑制水解反应的首要条件。在满足脱水要求的情况下，应尽量控制较低的焙烧温度，通常焙烧温度控制于200～300℃；(2)通入干燥氯化氢气体是抑制水解反应的必要条件。实际的焙烧脱水实验表明，仅靠控制适当的焙烧温度，仍有少量LaCl3发生水解反应，所获产物中不同程度地含有LaOCl杂质。在焙烧脱水处理过程中，向管式电阻炉中持续通入干燥氯化氢气体，以完全抑制含水氯化物发生水解反应，可获得比较理想的脱水效果，从而制备出较高纯度的无水氯化镧。
跟国内外已报道方法相比，采用氯化焙烧脱水处理法所制备的无水氯化镧纯度比较高，该工艺可应用于批量制备无水氯化镧试剂，还可尝试应用于制备其它轻稀土无水氯化物。利用上述脱水处理设备，每次可制备多达几十公斤无水氯化镧。经氯化焙烧脱水处理制得无水氯化镧为干燥的白色粉末，无水氯化镧粉料在空气中易于吸潮，应予以密封保存。
氯化焙烧脱水实验所用设备如图1所示，该设备包括氯化氢气体源、管式电阻炉和尾气吸收装置。氯化氢气体源为钢瓶装干燥氯化氢，钢瓶配有特制耐腐蚀减压阀；管式电阻炉内安装有石英玻璃管，待处理原料盛装于舟形石英坩埚，放入石英玻璃管中部；管道连接处保持良好气密性，尾气吸收装置用于吸收系统排出的氯化氢尾气。在氯化焙烧脱水处理过程中，通过聚四氟乙烯管将气体持续通入管式电阻炉，从含水氯化物脱出的水蒸汽逐渐冷凝而滴入玻璃缓冲瓶，氯化氢尾气则排入氢氧化钠溶液加以吸收。
具体实施例方式
本发明的实施例列举如下(1)将1000g LaCl3·7H2O盛入舟形石英玻璃坩埚，放置于管式电阻炉内石英玻璃管的中部；连接好整个通气管道系统，通入高纯氮气以检验管道的气密性；开启管式电阻炉进行加热处理，同时打开氯化氢气瓶减压阀，向炉内持续通入干燥氯化氢，通气量维持在0.5～1升/分钟。在焙烧脱水处理过程中，逐步升高焙烧温度，先在100℃、150℃、200℃下分别保温焙烧0.5小时，再升高炉温至250℃，进行焙烧脱水处理5小时，使LaCl3·7H2O逐步脱去所含结晶水，水蒸汽随着氯化氢气流持续排出，逐渐冷凝而滴入玻璃缓冲瓶；采用稀氢氧化钠溶液吸收氯化氢尾气。焙烧脱水处理结束后，使炉温较快冷却至接近室温，通入高纯氮气以清洗管道中氯化氢气体，迅速取出经处理的粉料，予以密封保存。
(2)将5000g LaCl3·7H2O盛入舟形石英玻璃坩埚，放置于管式电阻炉内石英玻璃管的中部；连接好整个通气管道系统，通入高纯氮气以检验管道的气密性；开启管式电阻炉进行加热处理，同时向炉内持续通入干燥氯化氢，通气量维持在1.5～3升/分钟。先在100℃、150℃、200℃下分别保温焙烧0.5小时，再升高炉温至230℃，进行焙烧脱水处理8小时；采用稀氢氧化钠溶液吸收氯化氢尾气。焙烧脱水处理结束后，使炉温较快冷却至接近室温，通入高纯氮气以清洗管道中氯化氢气体，迅速取出经处理的粉料，予以密封保存。
权利要求
1.无水氯化镧的氯化焙烧脱水法制备工艺，其特征在于以LaCl3·7H2O为初始原料，采用干燥氯化氢保护下的焙烧脱水处理，在充分有效地抑制水解反应的条件下，使LaCl3·7H2O逐步脱去所含结晶水，以制备较高纯度的无水氯化镧试剂。
2.按权利要求1所述的无水氯化镧制备工艺，其特征在于焙烧温度须控制于200～300℃，以避免发生明显水解反应。
3.按权利要求1或2所述的无水氯化镧制备工艺，其特征在于须持续通入足量干燥氯化氢气体，以完全抑制发生水解反应。
4.按权利要求1或2或3所述的无水氯化镧制备工艺，其特征在于经过5～10小时焙烧处理，以脱去LaCl3·7H2O所含全部水分。
全文摘要
本发明公开了无水氯化镧的氯化焙烧脱水法制备工艺，该技术属于精细无机化学试剂制备技术领域。以LaCl
文档编号C01F17/00GK101037216SQ200610067759
公开日2007年9月19日 申请日期2006年3月14日 优先权日2006年3月14日
发明者陈红兵, 杨培志, 周昌勇, 蒋成勇 申请人:宁波大学, 昆明物理研究所