輕稀土氯化物靜態(tài)焙燒制備稀土氧化物的研究.pdf

1、目前工業(yè)主要采用將稀土氯化物溶液進(jìn)行草酸沉淀或碳酸氫銨沉淀后再焙燒稀土沉淀的方法生產(chǎn)稀土氧化物，而兩個過程產(chǎn)生的廢水、廢氣都存在回收成本高、排放又嚴(yán)重環(huán)境污染的問題。針對上述問題，本論文通過對結(jié)晶輕稀土氯化物焙燒制備稀土氧化物過程熱力學(xué)、動力學(xué)及焙燒工藝的研究，為尋求稀土氯化物直接制備稀土氧化物的新方法奠定理論和工藝基礎(chǔ)。
　　本文采用DSC-TGA分析和X射線衍射方法，研究了鑭、鈰、鐠、釹的結(jié)晶氯化物焙燒過程的化學(xué)反應(yīng)，結(jié)果表明

2、:含結(jié)晶水的鑭、鈰、鐠氯化物脫水溫度為523K;結(jié)晶氯化釹脫水溫度為673K;含結(jié)晶水的鑭、鐠、釹氯化物在焙燒過程中易生成相應(yīng)的氯氧化物;氯化鈰在673K時轉(zhuǎn)化為二氧化鈰，氯化鑭在1473K下也不能分解為氧化物。
　　根據(jù)熱力學(xué)數(shù)據(jù)計算了鑭、鈰、鐠、釹的含結(jié)晶水氯化物直接焙燒為稀土氧化物的化學(xué)反應(yīng)自由能，比較其反應(yīng)自由能發(fā)現(xiàn):由氯化物直接焙燒制備稀土氧化物的溫度按CeCl3＜PrCl3＜NdCl3＜LaCl3的順序依次升高;反應(yīng)自

3、由能受氯化物的存在狀態(tài)影響很大，液態(tài)氯化物的的反應(yīng)趨勢明顯大于固態(tài)氯化物。
　　由焙燒過程動力學(xué)分析知:結(jié)晶氯化鈰焙燒反應(yīng)的表觀活化能為Ea=25.836kJ/mol;指前因子A=0.706;為內(nèi)擴(kuò)散控制步驟。結(jié)晶氯化鈰焙燒反應(yīng)過程的動力學(xué)方程為1-(2/3)α-(1-α)2/3=0.706 exp(25.836/RT)t。結(jié)晶氯化鐠與結(jié)晶氯化釹焙燒反應(yīng)的活化能分別為132.479kJ/mol和181.544kJ/mol;指前因子

4、分別為664.39和21451;且均為化學(xué)反應(yīng)控制步驟;反應(yīng)過程動力學(xué)方程分別為1-（1-α）1/3=664.390 exp(132.479/RT)t和1-（1-α）1/3=21451exp（181544/RT）t。
　　在熱力學(xué)和動力學(xué)研究的基礎(chǔ)上進(jìn)行了靜態(tài)焙燒實驗研究，其結(jié)果證實:1073K，焙燒30min后，轉(zhuǎn)化率即可達(dá)98％以上;1073K焙燒生成的二氧化鈰粉體體積平均粒徑為2.108μm，高于1273K后出現(xiàn)晶形轉(zhuǎn)變而生