提纯稀土卤化物的装置及其方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种提纯稀土卤化物的装置及方法。该装置包括用于电解法提纯的坩埚、设置在坩埚内的阳极和阴极、用于向电解体系中通入保护气体的通气管道系统，阳极的表面设置有固体透氧膜，且固体透氧膜的熔点高于待提纯的稀土卤化物的熔点。该方法包括：采用本申请提供的装置电解提纯稀土卤化物。该电解装置简单，提纯工艺简单、稳定性高，而且电解电压低、电解时间短，有利于节能环保以及大规模工业生产。按照本发明专利技术提供的装置及提纯方法得到的稀土卤化物纯度高，其中氧含量小于50ppm。

【技术实现步骤摘要】
提纯稀土卤化物的装置及其方法
本专利技术涉及稀土材料制备
，具体而言，涉及一种提纯稀土卤化物的装置及其方法。
技术介绍
高纯稀土卤化物是非常重要的化工试剂，是制备高纯稀土金属和新一代高性能稀土闪烁晶体LnX3：Ce的核心原材料，具有非常广阔的应用前景。稀土卤化物在制备过程中极易发生水解吸氧，对利用稀土卤化物所制备的稀土材料的性能产生极大影响。比如，当利用高纯稀土卤化物制备的超磁致伸缩材料中氧含量超过1000ppm时，其磁致伸缩性能几乎完全消失。闪烁晶体中稀土卤化物原料的绝对纯度不能低于99.95%，水氧含量须小于100ppm，以避免在晶体中产生氧化物、氧离子等有害杂质，进而降低晶体光输出、透过率及能量分辨率。目前提纯稀土卤化物的方法主要有：卤化物结晶水合物焙烧脱水法和区域熔炼法。卤化物结晶水合物焙烧脱水法是通过对卤化物结晶水合物进行焙烧，脱去卤化物结晶水合物中的结晶水，从而实现去除稀土卤化物中氧的目的；区域熔炼法是将稀土卤化物在真空条件下进行熔融，然后再结晶形成晶锭，在此过程中氧杂质排除熔融液，进而实现稀土卤化物的提纯。上述方法不仅生产工艺复杂，耗时时间长，而且所制备的稀土卤化物中的含氧量高，有副产物卤氧化物的产生，无法在高纯稀土金属、闪烁晶体材料和有机合成催化剂等产业中得到实际应用。在申请号为201110346254.5的中国专利申请中公开了一种程序升温法制备高纯无水氯化镧或氯化铈的方法。该方法将LaCl3·7H2O或CeCl3·7H2O与氯化铵以重量比4：1混合，然后置于真空炉中，抽真空至真空度达到0.08Pa。然后，设定升温程序开始加热，升温程序为：室温-120℃，升温速度为0.83℃/分钟，升温时间2小时，在120℃保温时间4小时；120℃～240℃，升温速度为2℃/分钟，升温时间1小时，在240℃保温时间4小时；240℃～300℃，升温速度为0.5℃/分钟，升温时间2小时，在300℃保温时间2小时；300℃～360℃，升温速度为0.5℃/分钟，升温时间2小时，在360℃保温时间7～7.3小时。最后，将炉体自然降温至50℃，出料，真空包装，得到的无水氯化镧或氯化铈。经分析检测得出，所制备产品的含水量小于0.1％，产品的纯度大于99％。但是，该方法升温时间耗时长达25小时，能耗高，生产周期长，且氯化铵原料中的微量杂质会在所制备产品中富集，影响产品质量。在申请号为201210207087.0的中国专利申请中公开了一种区域熔炼法提纯稀土卤化物的方法。该方法首先采用Ln2O3与NH4X为原料制备稀土卤化物粉末，再在真空条件下熔融形成长条形晶锭，然后进行区域提纯，当熔区宽度达到20mm时，以2mm/min的速度移动，进行10次区熔提纯后，所制备产品的纯度达到99.99%。该方法虽然提纯效果较好，但是耗时时间长，增加生产周期，且提纯过程受材料形状和大小限制，不利于大规模生产。
技术实现思路
为了解决现有提纯稀土卤化物的工艺复杂，耗时时间长，而且所制备的稀土卤化物中的含氧量高的问题，本专利技术提供了一种提纯稀土卤化物的装置及其方法。本专利技术的一方面在于提供了一种提纯稀土卤化物的装置。该装置包括用于电解法提纯的坩埚、设置在所述坩埚内的阳极和阴极、用于向电解体系中通入保护气体的通气管道系统，所述阳极的表面设置有固体透氧膜，且所述固体透氧膜的熔点高于待提纯的稀土卤化物的熔点。进一步地，所述固体透氧膜材料的透氧率≥1mL·cm-2·min-1，所述固体透氧膜的材料选自SrCo0.8Fe0.2O3-a、Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-b、SrFe0.7Cu0.3O3-c、BaCo0.7Fe0.3-xNbxO3-d和Y2O3稳定的ZrO2中的一种或多种，其中0.5<a<1，0.5<b<0.9，0.65<c<1.15，0.5<d<1.3，0<x<0.3。进一步地，所述阳极的材料选自纯石墨、渗有碱金属或碱土金属的石墨和易氧化金属中的一种或多种，所述易氧化金属包括碱金属、碱土金属、铕、镨、钕或铈。进一步地，所述阳极和阴极的下缘齐平，距离所述坩埚的底部内平面的距离为3～6cm，所述阳极和阴极的间距为6～12cm。本专利技术的另一方面在于提供了一种提纯稀土卤化物的方法。该方法包括：采用本申请提供的装置电解提纯所述稀土卤化物。进一步地，采用本申请提供的装置电解提纯所述稀土卤化物包括以下步骤：在惰性气体的保护下，将待提纯的稀土卤化物熔融，然后调节电解电压至2.0～4.0V，电解0.5～4小时。进一步地，将待提纯的所述稀土卤化物熔融的温度为590～1500℃。一种按照本专利技术提供的提纯稀土卤化物的方法制备的稀土卤化物，该稀土卤化物中O含量≤50ppm。由以上的技术方案可知，本专利技术采用电解装置提纯稀土卤化物，该装置中的阳极的表面设置有固体透氧膜，在采用该装置对稀土卤化物进行电解提纯时，稀土卤化物熔体中的O2-穿过固体透氧膜与阳极进行反应，从而达到提纯稀土卤化物的目的。该电解装置简单，提纯工艺简单、稳定性高，而且电解电压低、电解时间短，有利于节能环保以及大规模工业生产。按照本专利技术提供的装置及提纯方法得到的稀土卤化物纯度高，其中氧含量小于50ppm。附图说明构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1示出了本专利技术提供的提纯稀土卤化物的装置的结构示意图。具体实施方式下面将结合本申请的具体实施方式，对本申请的技术方案进行详细的说明，但如下实施例仅是用以理解本申请，而不能限制本申请，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，本申请可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。由
技术介绍
可知，现有提纯稀土卤化物的工艺存在工艺复杂，耗时时间长，而且所制备的稀土卤化物中的含氧量高的问题，本专利技术的专利技术人对上述问题进行研究，提出了一种提纯稀土卤化物的装置及其方法。该装置中的阳极的表面设置有固体透氧膜，在采用该装置对稀土卤化物进行电解提纯时，稀土卤化物熔体中的O2-穿过固体透氧膜与阳极进行反应，从而达到提纯稀土卤化物的目的。该电解装置简单，提纯工艺简单、稳定性高，而且电解电压低、电解时间短，有利于节能环保以及大规模工业生产。根据本专利技术一种典型的实施方式，如图1所示，该装置包括用于电解法提纯的坩埚5、设置在所述坩埚5内的阳极3和阴极1、及用于向电解体系中通入保护气体的通气管道系统（未在图1中标出），所述阳极3的表面设置有固体透氧膜4，且所述固体透氧膜4的熔点高于待提纯的稀土卤化物的熔点。固体透氧膜4为一种固体非金属氧离子导体，只允许氧离子穿过，它必须满足以下条件：固体透氧膜4的熔点高于待提纯的稀土卤化物的熔点，并且在高温下稳定存在；具有高透氧率。优选地，所述固体透氧膜材料的透氧率≥1ml·cm-2·min-1，所述固体透氧膜4选自SrCo0.8Fe0.2O3-a、Ba0.5Sr0.5Co0.8Fe0.2O3-b、SrFe0.7Cu0.3O3-c、BaCo0.7Fe0.3-xNbxO3-d和Y2O3稳定的ZrO2中的一种或多种，其中0.5<a<1，0.5<b<0.9，0本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提纯稀土卤化物的装置，所述装置包括用于电解法提纯的坩埚、设置在所述坩埚内的阳极和阴极、及用于向电解体系中通入保护气体的通气管道系统，其特征在于，所述阳极的表面设置有固体透氧膜，且所述固体透氧膜的熔点高于待提纯的稀土卤化物的熔点。

【技术特征摘要】
1.一种提纯稀土卤化物的方法，其特征在于，采用提纯稀土卤化物的装置电解提纯所述稀土卤化物，所述装置包括用于电解法提纯的坩埚、设置在所述坩埚内的阳极和阴极、及用于向电解体系中通入保护气体的通气管道系统，其特征在于，所述阳极的表面设置有固体透氧膜，且所述固体透氧膜的熔点高于待提纯的稀土卤化物的熔点，所述阳极的材料选自纯石墨、渗有碱金属或碱土金属的石墨和易氧化金属中的一种或多种；所述易氧化金属选自由碱金属、碱土金属、铕、镨、钕或铈中的一种或多种；所述阳极和阴极的下缘齐平，距离所述坩埚的底部内平面的距离为3～6cm，所述阳极和阴极的间距为6～12cm；所述提纯稀土卤化物的方法包括以下步骤：在惰性气体的保护下，将待提纯的稀土卤化物熔融，然后调节电解电压至2....

【专利技术属性】
技术研发人员：朱琼，陈德宏，王志强，李宗安，颜世宏，苗睿瑛，张小伟，张志琦，周林，庞思明，徐立海，王祥生，
申请(专利权)人：有研稀土新材料股份有限公司，北京有色金属研究总院，
类型：发明
国别省市：