氟固定剂参与的氟碳铈矿碳氯化工艺：一种低废稀土提取的创新方法

（编辑推荐）本研究创新性地提出采用Al2O3作为氟固定剂的碳氯化工艺，通过热力学计算与实验验证，在800℃、60分钟、10%氟固定剂和10 L·min–1氯气流速条件下，实现稀土元素(REEs)氯化率96%的同时，将氟以Al-F络合物形式原位固定。该工艺构建"AlCl3-Cl2"双氯化体系，显著缩短流程并减少酸性废水排放，为含氟稀土矿物清洁提取提供新范式。

　　

Highlight

作为重要的战略性稀土资源，氟碳铈矿长期是全球研究热点。碳氯化工艺作为一种高效低成本的提取方法，通过使用廉价氯气作为氯化剂，可避免冗长的流程步骤和酸碱废液产生。本研究提出采用氟固定剂的创新碳氯化工艺，通过热力学计算验证了反应可行性，并系统优化了工艺参数。

Thermodynamic analysis

我们选择稀土矿物中占比最大的Ce元素作为代表，列出了氟碳铈矿碳氯化过程中可能发生的反应（见表2）。在特定温度下，氟碳铈矿首先分解为REOF和CO₂（反应1）。随着温度升高，在还原剂和氯化剂作用下，氟碳铈矿的碳氯化反应开始进行。

Conclusions

本文采用基团贡献法对含氧化铝体系的氟碳铈矿碳氯化反应进行了热力学分析，研究了不同氯化条件对反应的影响。结合水洗残渣的表征分析，提出了氟碳铈矿碳氯化反应机理，主要结论包括：

1）碳氯化过程的热力学数据计算表明反应在实验条件下可行；

2）最佳工艺条件（800℃、60分钟、10%氟固定剂、10 L·min^–1氯气流速）下，稀土元素氯化率达96%；

3）表征分析揭示了氟通过Al-F络合物被有效固定的反应路径。