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目前,稀土氧化物的生产方法是采用稀土氯化物溶液进行草酸沉淀或碳酸氢氨沉淀,然后焙烧稀土沉淀得到稀土氧化物,该类方法在沉底和焙烧过程中会产生大量的废水、废气,存在着能耗高、污染严重等缺陷。针对上述问题,本论文提出氯化稀土溶液直接热解制备稀土氧化物的新思路,同时提出了射流喷吹热解装置原型,热解过程中盐酸返回稀土提取流程循环利用,实现了从稀土矿物到稀土氧化物产品的清洁生产。 本文的主要研究结论如下: (1)对17种氯化稀土溶液热解热力学规律进行了分析计算,结果表明:铈、钷、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇等稀土氯化物溶液热解过程可在较低温度下发生,热解温度均低于700℃;镧、镨、钕、钐、铕等稀土氯化物溶液热解则需要在较高温度下进行,热解温度均高于1000℃。热解过程中如加入双氧水,可降低反应温度。同时也探究了产物分压的影响,降低产物中的氯化氢的分压可以进一步降低反应的起始温度。镧、钕、钐、钆等氯化稀土溶液热解过程中会生产高温稳定的氯氧化稀土。 (2)热解试验研究结果发现:能进行低温热解的氯化铈溶液600℃时,热解反应就能发生完全,得到CeO2。而需要高温热解的氯化镧,氯化钕溶液,在1100℃高温时,热解产物仍是氯氧化稀土。化学元素分析表明:除镧、镨、钕氯化稀土溶液热解效率较低外,其余氯化稀土溶液直接热解效率均达到95%左右。 (3)对射流热解过程进行了物料衡算和能量衡算,确定了射流热解过程相关工艺参数:氯化镧溶液体系(产能300g/h氧化镧):甲烷:0.8433Nm3/h、氧气:1.855Nm3/h、氯化镧和过氧化氢的混合溶液3.792L/h;氯化铈溶液体系(产能300g/h氧化铈):甲烷:0.8154Nm3/h、氧气:1.794Nm3/h、氯化铈和过氧化氢的混合溶液7.176L/h。进而确定了射流热解装置的相关尺寸参数。