[发明专利]一种无水氟化稀土及其制备方法和应用

说明书

本发明属于稀土化合物技术领域，具体涉及一种无水氟化稀土及其制备方法和应用。本发明将第一氯化稀土料液、第一氢氟酸和成核剂第一混合进行第一沉淀反应，得到第一反应浆液，所述第一反应浆液中含有水合氟化稀土晶种；所述水合氟化稀土晶种的中值粒径≤10μm，所述第一氯化稀土料液的摩尔浓度≤0.5mol/L，所述第一氢氟酸的摩尔浓度≤3mol/L；将第一反应浆液、第二氯化稀土料液、第二氢氟酸第二混合进行第二沉淀反应，固液分离后得到水合氟化稀土晶体；将所述水合氟化稀土晶体焙烧，得到所述无水氟化稀土晶体具有粒径大且分布均匀，松装密度高的特点。

技术领域

本发明属于稀土化合物技术领域，具体涉及一种无水氟化稀土及其制备方法和应用。

背景技术

氟化稀土是电解还原法制取稀土金属的重要原料。随着高新技术的发展，稀土金属在新材料领域的用量不断增加。为了高效的制备稀土金属，用户对氟化稀土的物理性能提出了更多的要求。以氟化稀土为原料，采用真空还原法制备稀土金属时，要求氟化稀土具有较高的松装密度，才能保证反应抽真空时不会把反应原料氟化稀土抽走，提高稀土金属的产率；同时，氟化稀土的颗粒大并且粒度分布均匀时，能够有效降低反应系统中氧含量，从而制备得到氧含量低的稀土金属产品，符合客户需求。以氟化稀土为原料，采用熔盐电解法制备稀土金属时，同样要求氟化稀土具有较高的松装密度、颗粒大并且粒度分布均匀，从而不会悬浮在液面上，有利于下沉熔解在熔盐中充分起到电解质的作用，提高电解效率；同时不会产生工作粉尘。

目前氟化稀土的制备有干法和湿法两种。干法为高温下稀土氧化物在氟化氢气体中直接氟化，此方法成本高，产量受限。湿法为氯化稀土溶液直接与氢氟酸反应生成含结晶水的水合氟化稀土，水合氟化稀土再经过焙烧得到无水氟化稀土，但焙烧后得到的无水氟化稀土团聚严重，粉碎之后松装密度又严重偏低，用在真空还原上造成产品的收率损失严重，用在熔盐电解体系不易下沉，会出现熔盐渣的现象，起不到电解质的作用。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种无水氟化稀土及其制备方法和应用，本发明提供的无水氟化稀土具有粒径大且分布均匀，松装密度高的特点。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种无水氟化稀土晶体的制备方法，包括以下步骤：

将第一氯化稀土料液、第一氢氟酸和成核剂第一混合进行第一沉淀反应，得到第一反应浆液，所述第一反应浆液中含有水合氟化稀土晶种；所述水合氟化稀土晶种的中值粒径≤10μm，所述第一氯化稀土料液的摩尔浓度≤0.5mol/L，所述第一氢氟酸的摩尔浓度≤3mol/L；

将第一反应浆液、第二氯化稀土料液、第二氢氟酸第二混合进行第二沉淀反应，固液分离后得到水合氟化稀土晶体；所述第二氯化稀土料液的摩尔浓度大于所述第一氯化稀土料液的摩尔浓度，所述第二氢氟酸的摩尔浓度大于所述第一氢氟酸料的摩尔浓度；

将所述水合氟化稀土晶体焙烧，得到所述无水氟化稀土晶体。

优选的，所述第一氯化稀土料液中的氯化稀土和所述第一氢氟酸中的HF的摩尔比为1:(3.5～5)；

所述第二氯化稀土料液中的氯化稀土和所述第二氢氟酸中的HF的摩尔比为1:(3.5～5)；

优选的，所述第一混合为将所述第一氯化稀土料液和第一氢氟酸并流注入所述成核剂中，所述第一氯化稀土料液的注入速度为1.4～2.5mL/min，所述第一氢氟酸的流入速度为1.5～3.6mL/min。

优选的，所述第一沉淀反应和第二沉淀反应的反应温度独立地为10～80℃，所述第一沉淀反应和第二沉淀反应的反应时间独立地为60～300min；

所述第一沉淀反应和第二沉淀反应均在搅拌的条件下进行，所述搅拌的转速独立地为100～300r/min。

优选的，所述第二氯化稀土料液的摩尔浓度0.6～1.6mol/L，所述第二氢氟酸的摩尔浓度8～25mol/L。