[发明专利]一种稀土卤化物熔盐的提纯方法

说明书

本发明创造提供了一种稀土卤化物熔盐的提纯方法，包括如下步骤：S1：加热步骤：加热含水、氧杂质无水稀土卤化物超过其熔点，并使其充分熔融成为熔盐；S2：恒温步骤：将熔盐与石墨过滤器直接接触，所述熔盐经石墨过滤提纯后流入收集容器；S3：冷却步骤：将熔体温度降至对应熔点以下凝结为纯化后固体结晶块；其中，所述石墨过滤器的材质为纯度高于99.9%，密度高于1.4g•cm^‑3的均质石墨。本发明创造所述的提纯方法设备结构简单，不需引入新的化学保护剂，经高温热处理即可使用廉价含水、氧杂质无水稀土卤化物原料精制晶体生长用高纯无水稀土卤化物，具有较高的经济价值。

技术领域

本发明创造属于稀土卤化物提纯方法领域，尤其是涉及一种稀土卤化物熔盐的提纯方法。

背景技术

金属卤化物中无水无氧的高纯稀土卤化物是制备闪烁晶体的重要原料，无水稀土卤化物中的无水稀土溴化物和无水稀土碘化物占有很大的比重。

由于无水稀土卤化物活泼的化学性质，在制备过程中常会与环境中的水结合生成水合稀土卤化物，若直接加热脱水会发生水解反应形成稀土卤氧化物以及变价稀土卤化物等杂质。含上述杂质的无水稀土卤化物在晶体生长等对结晶取向、纯度等指标有要求的应用场合出现晶体开裂、结晶包夹瑕疵、结晶透明度差等质量问题，严重影响成品率。其中，无水稀土溴化物因其结晶物特殊的光学特性广泛应用于闪烁晶体制备，特别是掺铈溴化镧闪烁晶体，可制成目前综合性能最优异的伽马射线闪烁体探测器。无水稀土碘化物因其较大的密度与独特的电子结构广泛应用于碘化物闪烁晶体中。常用作闪烁单晶的主体或掺杂成分使用。但由于稀土卤化物易吸潮、易分解等化学特性，制约了产品的推广。

现有常用的无水稀土卤化物提纯方法有直接脱水法、卤化铵保护法、溶剂保护法、化学气相传输法、直接卤化法等方法。直接脱水法即在保护气氛、真空环境或空气气氛中对含水稀土卤化物直接加热脱水，此方法在气氛保护条件下产生含量5%左右的卤氧化物，空气中直接加热含水稀土溴化物则生成纯溴氧化物及溴素，空气中直接加热含水稀土碘化物则被氧气氧化产生碘酸盐与紫色碘蒸汽。

在专利CN201110344581.7《程序升温法制备高纯无水溴化镧或溴化铈》介绍了一种使用稀土碳酸盐大规模生产无水溴化镧或溴化铈的工艺；专利CN201910343336.0《一种无水稀土溴化物的制备方法》介绍了一种通过向稀土氧化物制备的溴化物溶液中添加溴化铵再程序升温进行提纯的工艺。上述均属于溴化铵保护法，即通过添加过量溴化铵，使稀土溴化物在升温过程中与溴化铵形成结构更加稳定的复盐，稀土溴化物加热脱水同时溴化铵分解生成溴化氢与氨气，形成酸性保护气氛，最终加热脱除溴化铵得到相对纯化的稀土溴化物。此方法产品中通常残留小于1%的溴化铵难以脱除，并含有2%左右的溴氧化物。且产生的过量溴化铵极易堵塞反应器管道，腐蚀金属设备。同理，碘化铵保护法，即通过添加过量碘化铵，与稀土氧化物共热合成稀土碘化物，但卤化铵保护法最大的问题在于引进了不易被除净的卤化铵和卤化铵中夹带的杂质。

溶剂保护法通过使用乙醇等溶剂取代水与稀土溴化物结合，形成有机螯合物，再升温脱除有机溶剂。由于难以除净有机溶剂，最终产物常带有有机溶剂热分解产生的积碳，产品无法作为闪烁晶体原料使用。

化学气相传输法通过碱金属溴化物与稀土溴化物共热形成复盐，再通过温区控制使复盐在热端除水并升华分离碱金属溴化物，但产量低收集困难，不利于工业化生产。