稀土的火法分离.ppt

四 碳热氯化 氧化法从稀土矿中提取分离CeO2 高温氯化法是一种处理金属矿物原料的冶金方法 在高温下用氯气分解精矿 使原料中的组分直接转变成氯化物 实验原理氟碳铈矿的氯化反应是一个多相的复杂反应 包括矿石的分解反应和氯化反应 氟碳铈矿矿石的分解反应 方程式如下 LnFCO3 LnOF CO2LnOF C Cl2 2 3 LnCl3 1 3 LnF3 COLnOF 1 2 C Cl2 2 3 LnCl3 1 3 LnF3 1 2 CO2 1 2 LnOF 1 2 C Cl2 1 2 LnCl3 1 2 ClF 1 2 CO 1 2 LnOF 1 4 C Cl2 1 2 LnCl3 1 2 ClF 1 4 CO2 1 矿物中稀土元素的氯化反应 上述反应生成的LnF3不溶于水和酸碱 因此氯化反应过程中要尽量减少稀土氟化物的生成 可通过加入脱氟剂四氟化硅提高稀土氯化率 LnOF C Cl2 1 4 SiCl4 LnCl3 1 4 SiF4 COLnOF 1 2 C Cl2 1 4 SiCl4 LnCl3 1 4 SiF4 1 2 CO2CaF2 1 2 SiCl4 CaCl2 1 2 SiF4LnF3 3 4 SiCl4 LnCl3 3 4 SiF4 2 矿物中非稀土元素的氯化反应 反应方程式如下 CaO s 1 2 C s Cl2 g CaCl2 s 1 2 CO2 g 2FeO s C s 3Cl2 g 2FeCl3 g CO2 g 1 3 Fe2O3 s 1 2 C s Cl2 g 2 3 FeCl3 g 1 2 CO2 g 1 2 SiO2 s 1 2 C s Cl2 g 1 2 SiCl4 g 1 2 CO2 g 1 2 ThO2 s 1 2 C s Cl2 g 1 2 ThCl4 s l 1 2 CO2 g 1 3 Al2O3 s 1 2 C s Cl2 g 2 3 AlCl3 g 1 2 CO2 g 1 2 CaF2 s Cl2 g 1 2 CaCl2 s ClF g 3 氯化反应产物的氧化反应 氯化产物水溶 过滤除去水不溶物 水不溶物主要含有少量稀土 硅和少量放射性元素钍 水溶液主要成分有稀土氯化物 并含有少量的Fe Ca Ba等非稀土元素氯化物 将水溶液浓缩 以湿空气为氧化剂 在一定温度下进行氧化反应 其方程式如下 CeCl3 s O2 g CeO2 s 3 2 Cl2 g CeCl3 s 3 2 H2O g 1 4 O2 g CeO2 s 3HCl g Ln Cl3 s H2O g Ln OCl s 2HCl g Ln Cl3 s 1 2 O2 g Ln OCl s Cl2 g 其中Ln 代表非铈稀土元素 将氧化产物水溶 除去Fe Ca Ba等非稀土元素 当氧化反应温度为550 反应时间为90min时 稀土氧化率可达99 再将水不溶物用稀盐酸溶解 非铈稀土元素的氧化产物稀土氯氧化物溶解 而铈的氧化产物CeO2微溶 从而实现非稀土和稀土元素 铈和非铈元素之间的分离 说明产物的主要物相为CeO2 将最佳实验条件下得到的产物用浓硫酸 磷酸混酸溶解 采用