一种常压制备高纯无水氯化钕的制备方法
阅读说明：本技术 一种常压制备高纯无水氯化钕的制备方法 (Preparation method for preparing high-purity anhydrous neodymium chloride under normal pressure ) 是由 周宏亮 陈敏 熊吉磊 陈吉华 于 2021-09-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种常压制备高纯无水氯化钕的制备方法,包括以下步骤：S1、将含钕氧化物置于盐酸中并加热至65℃,保温30min以上,待含钕氧化物完全溶解后得到氯化钕溶液；S2、向氯化钕溶液中加入防氧化剂,得到初步混合溶液；S3、将初步混合溶液加热至自由水分蒸干,得到呈粘稠状的中间产物；S4、在中间产物中加入脱水剂,充分搅拌后将其置于氮气保护的烘干箱中,加热至80℃后保温30～60min；S5、继续升温至140～200℃后保温60min,将中间产物中的脱水剂完全分解；S6、继续升温至350℃以上,将中间产物中的防氧化剂完全分解,最终在氮气保护气氛中得到无水氯化钕。(The invention discloses a preparation method for preparing high-purity anhydrous neodymium chloride under normal pressure, which comprises the following steps: s1, placing the neodymium-containing oxide in hydrochloric acid, heating to 65 ℃, and preserving heat for more than 30min to obtain a neodymium chloride solution after the neodymium-containing oxide is completely dissolved; s2, adding an antioxidant into the neodymium chloride solution to obtain a primary mixed solution; s3, heating the preliminary mixed solution until the free water is evaporated to dryness to obtain a viscous intermediate product; s4, adding a dehydrating agent into the intermediate product, fully stirring, placing in a nitrogen-protected drying box, heating to 80 ℃, and then preserving heat for 30-60 min; s5, continuously heating to 140-200 ℃, then preserving the heat for 60min, and completely decomposing the dehydrating agent in the intermediate product; and S6, continuously heating to above 350 ℃, completely decomposing the antioxidant in the intermediate product, and finally obtaining the anhydrous neodymium chloride in the nitrogen protective atmosphere.)
技术领域
本发明涉及氯化钕制备领域，尤其涉及一种常压制备高纯无水氯化钕的制备方法。
背景技术
无水氯化钕主要用于橡胶、医药等行业，目前仅有少数几家工厂能生产该产品，而且目前市场上的无水氯化钕主要在高真空环境下进行制备，其制备工艺复杂，操作难度较大，严重增加了无水氯化钕的生产成本，给无水氯化钕的生产工作带来了一定的困扰，并且纯度也收到了很大的限制，特别是氧含量比较高。
发明内容
本发明目的是针对上述问题，提供一种操作简单、成本较低的常压制备高纯无水氯化钕的制备方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种常压制备高纯无水氯化钕的制备方法，包括以下步骤：
S1、将含钕氧化物置于盐酸中并加热至65℃，保温30min以上，待含钕氧化物完全溶解后得到氯化钕溶液；
S2、向氯化钕溶液中加入防氧化剂，得到初步混合溶液；
S3、将初步混合溶液加热至自由水分蒸干，得到呈粘稠状的中间产物；
S4、在中间产物中加入脱水剂，充分搅拌后将其置于氮气保护的烘干箱中，加热至80℃后保温30～60min；
S5、继续升温至140～200℃后保温60min，将中间产物中的脱水剂完全分解；
S6、继续升温至350℃以上，将中间产物中的防氧化剂完全分解，最终在氮气保护气氛中得到无水氯化钕。
进一步的，所述步骤S1中，含钕氧化物为氧化钕、碳酸钕、氢氧化钕中的一种或多种混合。
进一步的，所述步骤S1中，盐酸的浓度为10mol/L；
也可选择浓度较低的盐酸溶解稀土氧化物，这种方案也是可行的，但考虑到后期还需要进一步蒸发水分，还需要浓缩，因此选择浓度在10mol/L之上是比较现实和经济的方案。
进一步的，所述步骤S1中，氯化钕溶液中氯化物的含量大于200g/L。
进一步的，所述步骤S2中，防氧化剂质量为氯化钕溶液中氯化物质量的1～2倍；所述防氧化剂为氯化铵。
进一步的，所述步骤S4中，添加脱水剂时淹没中间产物，所述脱水剂为SOCl2。
本发明所述高纯为两部分理解，第一部分为：所用原料纯度高，Nd2O3的纯度要大于4N以上，另一部分理解为本发明所得产物氧含量均小于30ppm，为高纯的NdCl3。
与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果是：
本发明首先通过盐酸将含钕氧化物进行溶解，然后依次加入防氧化剂、脱水剂进行下一步反应，最后通过烘干箱将混合物料中的防氧化剂、脱水剂进行完全分解，最终得到干燥洁净的无水氯化钕；其整个制备过程不需要采用高压环境，有效降低了无水氯化钕的生产成本，同时其制备工序操作容易、简单快捷，给无水氯化钕的制备工艺开拓了一条崭新的道路。
本发明的方法也可用于其他氯化稀土的生产。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
实施例1、本实施例公开了一种常压制备高纯无水氯化钕的制备方法，包括以下步骤：
S1、将氧化钕置于浓度为10mol/L的盐酸中并加热至65℃，保温30min以上，待氧化钕完全溶解后得到氯化钕溶液，氯化钕溶液中氯化物的含量大于200g/L；
S2、向氯化钕溶液中加入氯化铵，得到初步混合溶液；氯化铵质量为氯化钕溶液中氯化物质量的1倍；
S3、将初步混合溶液加热至自由水分蒸干，得到呈粘稠状的中间产物；
S4、在中间产物中加入SOCl2，SOCl2淹没中间产物；充分搅拌后将其置于氮气保护的烘干箱中，加热至80℃后保温30min；
S5、继续升温至140℃后保温60min，将中间产物中的SOCl2完全分解；
S6、继续升温至350℃，将中间产物中的氯化铵完全分解，最终在氮气保护气氛中得到无水氯化钕，采用氧元素分析仪测试其氧含量为22ppm,水含量小于10ppm。
实施例2、本实施例公开了一种常压制备高纯无水氯化钕的制备方法，包括以下步骤：
S1、将碳酸钕置于浓度为10mol/L的盐酸中并加热至65℃，保温30min以上，待碳酸钕完全溶解后得到氯化钕溶液，氯化钕溶液中氯化物的含量大于200g/L；
S2、向氯化钕溶液中加入氯化铵，得到初步混合溶液；氯化铵质量为氯化钕溶液中氯化物质量的2倍；
S3、将初步混合溶液加热至自由水分蒸干，得到呈粘稠状的中间产物；
S4、在中间产物中加入SOCl2，SOCl2淹没中间产物；充分搅拌后将其置于氮气保护的烘干箱中，加热至80℃后保温50min；
S5、继续升温至180℃后保温60min，将中间产物中的SOCl2完全分解；
S6、继续升温至360℃，将中间产物中的氯化铵完全分解，最终在氮气保护气氛中得到无水氯化钕，采用氧元素分析仪测试其氧含量为18ppm,水含量小于10ppm。
实施例3、本实施例公开了一种常压制备高纯无水氯化钕的制备方法，包括以下步骤：
S1、将氢氧化钕置于浓度为10mol/L的盐酸中并加热至65℃，保温30min以上，待氢氧化钕完全溶解后得到氯化钕溶液，氯化钕溶液中氯化物的含量大于200g/L；
S2、向氯化钕溶液中加入氯化铵，得到初步混合溶液；氯化铵质量为氯化钕溶液中氯化物质量的2倍；
S3、将初步混合溶液加热至自由水分蒸干，得到呈粘稠状的中间产物；
S4、在中间产物中加入SOCl2，SOCl2淹没中间产物；充分搅拌后将其置于氮气保护的烘干箱中，加热至80℃后保温60min；
S5、继续升温至200℃后保温60min，将中间产物中的SOCl2完全分解；
S6、继续升温至370℃，将中间产物中的氯化铵完全分解，最终在氮气保护气氛中得到无水氯化钕，采用氧元素分析仪测试其氧含量为24ppm,水含量小于10ppm。
本发明整个制备工艺的反应方程式为：NdCl3·nH2O+SOCl2+NH4Cl＝NdCl3+HCl+SO2+NH4Cl；
本发明首先通过在氯化钕溶液中加入大量的NH4Cl来抑制和防止氯化钕溶液在加热除去自由水的过程中，水解生成NdOCl；然后在中间产物中加入SOCl2，通过反应H2O+SOCl2＝SO2+2HCl得到两种酸性气体，其可以进一步抑制氯化钕的水解；接着，通过加热操作，将多余的SOCl2在140℃分解为SO2、氯气、二氯化二硫，其均为酸性气体会进一步抑制氯化钕的水解和氧化；最后，继续进行加热，令氯化铵在350℃全部分解，从而获得干燥洁净的无水氯化钕。
本发明首先通过盐酸将含钕氧化物进行溶解，然后依次加入防氧化剂、脱水剂进行下一步反应，最后通过烘干箱将混合物料中的防氧化剂、脱水剂进行完全分解，最终得到干燥洁净的无水氯化钕；其整个制备过程不需要采用高压环境，有效降低了无水氯化钕的生产成本，同时其制备工序操作容易、简单快捷，给无水氯化钕的制备工艺开拓了一条崭新的道路。