Metoda oksidacije zraka je metoda oksidacije koja koristi kisik iz zraka za oksidacijucerijumdo četvorovalentne pod određenim uslovima. Ova metoda obično uključuje prženje koncentrata rude fluorougljika cerijuma, oksalata rijetkih zemalja i karbonata na zraku (poznato kao oksidacija prženja) ili prženje hidroksida rijetkih zemalja (oksidacija suvog zraka) ili uvođenje zraka u kašu hidroksida rijetkih zemalja (oksidacija vlažnog zraka) radi oksidacije.
1、 Oksidacija pečenja
Pečenje koncentrata fluorougljika cerijuma na zraku na 500 ℃ ili pečenje Baiyunebo koncentrata rijetkih zemalja s natrijum karbonatom na zraku na 600-700 ℃. Tokom razgradnje rijetkih zemnih minerala, cerijum u mineralima se oksidira do četverovalentnog. Metode odvajanjacerijumod kalciniranih proizvoda uključuju metodu dvostruke soli sulfata retke zemlje, metodu ekstrakcije rastvaračem itd.
Pored oksidacionog prženjaretke zemljekoncentrata, soli kao što su oksalat rijetkih zemalja i karbonat rijetkih zemalja podliježu razgradnji u zračnoj atmosferi, a cerij se oksidira do CeO2. Da bi se osigurala dobra rastvorljivost mešavine oksida retke zemlje dobijene prženjem, temperatura pečenja ne bi trebalo da bude previsoka, obično između 700 i 800 ℃. Oksidi se mogu rastvoriti u 1-1,5mol/L rastvoru sumporne kiseline ili 4-5mol/L rastvoru azotne kiseline. Prilikom luženja pržene rude sumpornom kiselinom i dušičnom kiselinom, cerij uglavnom ulazi u otopinu u četverovalentnom obliku. Prvi uključuje dobijanje rastvora retkozemnog sulfata koji sadrži 50 g/L REO na oko 45 ℃, a zatim proizvodnju cerij dioksida koristeći metodu ekstrakcije P204; Ovo posljednje uključuje pripremu otopine nitrata rijetkih zemalja koji sadrži REO od 150-200 g/L na temperaturi od 80-85 ℃, a zatim korištenje TBP ekstrakcije za odvajanje cerijuma.
Kada se oksidi rijetkih zemalja otapaju razrijeđenom sumpornom kiselinom ili dušičnom kiselinom, CeO2 je relativno nerastvorljiv. Stoga je u otopinu potrebno dodati malu količinu fluorovodonične kiseline kao katalizator u kasnijoj fazi rastvaranja da bi se poboljšala rastvorljivost CeO2.
2、 Oksidacija suvim vazduhom
Stavite hidroksid retke zemlje u peć za sušenje i oksidirajte ga u ventiliranim uslovima na 100-120 ℃ tokom 16-24 sata. Reakcija oksidacije je sljedeća:
4Ce(OH)3+O2+2H2O=4Ce(OH)4
Stopa oksidacije cerijuma može doseći 97%. Ako se temperatura oksidacije dodatno poveća na 140 ℃, vrijeme oksidacije se može skratiti na 4-6 sati, a brzina oksidacije cerijuma također može doseći 97%~98%. Proces oksidacije suhim vazduhom proizvodi veliku količinu prašine i loše uslove rada, koji se trenutno uglavnom koriste u laboratoriji.
3、 Atmosferska oksidacija vlažnog zraka
Pomiješajte hidroksid rijetke zemlje sa vodom da formirate kašu, kontrolirajte koncentraciju REO na 50-70 g/L, dodajte NaOH da povećate alkalnost suspenzije na 0,15-0,30 mol/L, a kada se zagrije na 85 ℃, direktno uvedite zrak u oksidiraju sav trovalentni cerijum u suspenziji u tetravalentni cerijum. Tokom procesa oksidacije, isparavanje vode je relativno veliko, tako da bi u svakom trenutku trebalo dodati određenu količinu vode kako bi se održala stabilnija koncentracija rijetke zemlje. Kada se 40L suspenzije oksidira u svakoj šarži, vrijeme oksidacije je 4-5 sati, a stopa oksidacije cerijuma može doseći 98%. Kada se svaki put oksidira 8m3 hidroksida rijetkih zemalja, brzina protoka zraka je 8-12m3/min, a vrijeme oksidacije se poveća na 15h, stopa oksidacije cerijuma može doseći 97%~98%.
Karakteristike metode oksidacije atmosferskim vlažnim vazduhom su: visoka stopa oksidacije cerijuma, velika izlazna snaga, dobri radni uslovi, jednostavan rad, a ova metoda se obično koristi u industriji za proizvodnju sirovog cerij dioksida.
4、 Oksidacija vlažnog zraka pod pritiskom
Pod normalnim pritiskom, oksidacija zraka traje duže, a ljudi skraćuju vrijeme oksidacije upotrebom pritiska. Povećanje pritiska vazduha, odnosno povećanje parcijalnog pritiska kiseonika u sistemu, pogoduje rastvaranju kiseonika u rastvoru i difuziji kiseonika na površinsku difuziju čestica hidroksida retke zemlje, čime se ubrzava proces oksidacije.
Pomiješajte hidroksid rijetke zemlje sa vodom do oko 60 g/L, podesite pH na 13 natrijum hidroksidom, podignite temperaturu na oko 80 ℃, uvedite zrak za oksidaciju, kontrolirajte tlak na 0,4 MPa i oksidirajte 1 sat. Stopa oksidacije cerijuma može dostići i preko 95%. U stvarnoj proizvodnji, oksidaciona sirovina hidroksid retke zemlje se dobija alkalnom konverzijom taloženjem kompleksne soli retke zemlje natrijum sulfata. Kako bi se skratio proces, taloženje kompleksne soli rijetke zemlje natrijum sulfata i alkalnog rastvora može se dodati u rezervoar za oksidaciju pod pritiskom, održavajući određeni pritisak i temperaturu. Može se uvesti zrak ili bogat kisik da bi se rijetka zemlja u kompleksnoj soli pretvorila u hidrokside rijetkih zemalja, a istovremeno se Ce (OH) 3 u njoj može oksidirati u Ce (OH) 4.
U uslovima pod pritiskom, alkalna konverzija kompleksne soli, brzina oksidacije cerijuma i brzina oksidacije cerijuma se poboljšavaju. Nakon 45 minuta reakcije, stopa konverzije alkalije dvostruke soli i stopa oksidacije cerijuma dostigli su preko 96%.
Vrijeme objave: 09.05.2023