稀土的火法分离

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,四、碳热氯化氧化法从稀土矿中提取分离,CeO,2,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：,LnFCO,3,LnOF,+CO,2,LnOF,+C+Cl,2,=(2/3)LnCl,3,+(1/3)LnF,3,+CO,LnOF,+(1/2)C+Cl,2,=(2/3)LnCl,3,+(1/3)LnF,3,+(1/2)CO,2,(1/2)LnOF+(1/2)C+Cl2=(1/2)LnCl3+(1/2)ClF+(1/2)CO,(1/2)LnOF+(1/4)C+Cl,2,=(1/2)LnCl,3,+(1/2)ClF+(1/4)CO,2,1,.,矿物中稀土元素的氯化反应,上述反应生成的,LnF,3,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+Cl,2,+(1/4)SiCl,4,=LnCl,3,+(1/4)SiF,4,+CO,LnOF+(1/2)C+Cl,2,+(1/4)SiCl,4,=LnCl,3,+(1/4)SiF,4,+(1/2)+CO,2,CaF2+(1/2)SiCl4=CaCl2+(1/2)SiF4,LnF,3,+(3/4)SiCl,4,=LnCl,3,+(3/4)SiF,4,2.,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)+Cl,2,(g)=CaCl,2,(s)+(1/2)CO,2,(g),2FeO(s)+C(s)+3Cl,2,(g)=2FeCl,3,(g)+CO,2,(g),(1/3)Fe,2,O,3,(s)+(1/2)C(s)+Cl,2,(g)=(2/3)FeCl,3,(g)+(1/2)CO,2,(g),(1/2)SiO,2,(s)+(1/2)C(s)+Cl,2,(g)=(1/2)SiCl,4,(g)+(1/2)CO,2,(g),(1/2)ThO,2,(s)+(1/2)C(s)+Cl,2,(g)=(1/2)ThCl,4,(s,l)+(1/2)CO,2,(g)(1/3)Al,2,O,3,(s)+(1/2)C(s)+Cl,2,(g)=(2/3)AlCl,3,(g)+(1/2)CO,2,(g),(1/2)CaF,2,(s)+Cl,2,(g)=(1/2)CaCl,2,(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：,CeCl,3,(s)+O,2,(g)=CeO,2,(s)+,（,3/2,）,Cl,2,(g),CeCl,3,(s)+(3/2)H,2,O(g)+(1/4)O,2,(g)=CeO,2,(s)+3HCl(g),LnCl,3,(s)+H,2,O(g)=LnOCl(s)+2HCl(g),LnCl,3,(s)+(1/2)O,2,(g)=LnOCl(s)+Cl,2,(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,CeO,2,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,CeO,2,。将最佳实验条件下得到的产物用浓硫酸,-,磷酸混酸溶解，采用电感耦合等离子体光谱仪分析产物中各元素的量，结果如表,2,所示，最佳实验条件下产物,CeO,2,的含量,为,95.5%,。计算二氧化铈的产率为,88.16%,。,