氯化鈰溶液熱解制備氧化鈰的研究.pdf

1、本論文所做工作旨在探索出一種針對鈰基氧化物(CeO2)生成的新工藝—CeCl3溶液直接熱解制備CeO2法。此工藝有傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝所不具備的環(huán)保、高效和鹽酸可循環(huán)利用特點(diǎn)。本論文對CeCl3溶液直接熱解制備CeO2的焙燒工藝條件及反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了研究。
　　熱力學(xué)研究表明:CeCl3水溶液熱解制備CeO2產(chǎn)品的反應(yīng)途徑可由①CeCl3直接熱解生成CeO2，或②CeCl3首先熱解生成CeOCl，CeOCl再發(fā)生水解氧化反應(yīng)生成CeO2;C

2、eCl3熱解直接生成CeO2反應(yīng)起始溫度為650℃，而生成CeOCl則為1850℃，可見，在CeCl3水解過程中，一旦生成CeOCl那么將很難再轉(zhuǎn)變?yōu)镃eO2產(chǎn)品。
　　為了尋求按途徑①的制備CeO2的工藝條件，繪制了CeCl3熱分解的CeCl3(CeO2，CeOCl)-H2O-HCl系統(tǒng)相圖。比較不同條件的相圖可知，即使CeCl3熱解生成CeO2和CeOCl的反應(yīng)起始溫極為接近，但仍可通過控制系統(tǒng)內(nèi)H2O蒸汽分壓、O2分壓及HC

3、l分壓的比值來抑制CeOCl的生成，以提高二氧化鈰產(chǎn)品的純度。
　　建立了描述CeCl3溶液在熱解過程中運(yùn)動狀態(tài)的數(shù)學(xué)模型，初步設(shè)計(jì)出了能滿足本實(shí)驗(yàn)噴霧需要的熱解爐。其設(shè)備各項(xiàng)參數(shù)分別為:爐體半徑r小=0.088m，半徑r大=0.143m，爐體擴(kuò)大段高度L大=0.412m，過渡段高度L錐=0.080m，焙燒段高度L小=0.602m。且計(jì)算了熱解爐的兩項(xiàng)指標(biāo):熱效率為73.21％，生產(chǎn)能力為0.0529g/s。
　　根據(jù)二次正

4、交回歸實(shí)驗(yàn)結(jié)果，建立了熱解過程中熱解溫度、料液濃度、進(jìn)料速度與CeO2純度的二次正交回歸方程，并得出了優(yōu)化的工藝條件:熱解溫度950℃，料液濃度270g/L，進(jìn)料速度0.23m/s。在此條件下所得熱解產(chǎn)物中CeO2的純度為98.4％。
　　熱解產(chǎn)品的XRD分析進(jìn)一步證明:控制H2O分壓、O2分壓及HCl分壓的比值以及提高反應(yīng)溫度可以抑制CeOCl的生成。XRD和SEM共同分析發(fā)現(xiàn):在滿足最優(yōu)條件即:溫度950℃，料液濃度270g/