Metoda oksidacije zrakom je metoda oksidacije koja koristi kisik iz zraka za oksidacijucerijumdo četverovalentnog pod određenim uslovima. Ova metoda obično uključuje prženje koncentrata rude fluorougljika cerija, oksalata rijetkih zemalja i karbonata na zraku (poznato kao oksidacija prženjem) ili prženje hidroksida rijetkih zemalja (oksidacija suhim zrakom) ili uvođenje zraka u suspenziju hidroksida rijetkih zemalja (oksidacija vlažnim zrakom) radi oksidacije.
1. Oksidacija prženjem
Prženje fluorougljičnog cerijevog koncentrata na zraku na 500 ℃ ili prženje koncentrata rijetkih zemalja Baiyunebo s natrijum karbonatom na zraku na 600-700 ℃. Tokom razgradnje rijetkih zemalja, cerij u mineralima se oksidira u četverovalentni oblik. Metode za odvajanjecerijumOd kalciniranih proizvoda uključuju metodu dvostruke soli rijetkozemnog sulfata, metodu ekstrakcije rastvaračem itd.
Pored oksidacijskog prženjarijetka zemljaU koncentratu, soli poput oksalata rijetkih zemalja i karbonata rijetkih zemalja podliježu razgradnji prženjem u atmosferi zraka, a cerijum se oksidira u CeO2. Da bi se osigurala dobra topljivost smjese oksida rijetkih zemalja dobivene prženjem, temperatura prženja ne smije biti previsoka, obično između 700 i 800 ℃. Oksidi se mogu otopiti u otopini sumporne kiseline od 1-1,5 mol/L ili otopini dušične kiseline od 4-5 mol/L. Prilikom ispiranja pržene rude sumpornom kiselinom i dušičnom kiselinom, cerijum uglavnom ulazi u otopinu u četverovalentnom obliku. Prvo uključuje dobijanje otopine sulfata rijetkih zemalja koja sadrži 50 g/L REO na oko 45 ℃, a zatim proizvodnju cerijum dioksida korištenjem metode ekstrakcije P204; Drugo uključuje pripremu otopine nitrata rijetkih zemalja koja sadrži REO od 150-200 g/L na temperaturi od 80-85 ℃, a zatim korištenje TBP ekstrakcije za odvajanje cerija.
Kada se oksidi rijetkih zemalja rastvaraju razrijeđenom sumpornom kiselinom ili dušičnom kiselinom, CeO2 je relativno nerastvorljiv. Stoga je u kasnijoj fazi rastvaranja potrebno dodati malu količinu fluorovodonične kiseline kao katalizator kako bi se poboljšala rastvorljivost CeO2.
2. Oksidacija suhim zrakom
Stavite hidroksid rijetkih zemalja u peć za sušenje i oksidirajte ga pod ventiliranim uvjetima na 100-120 ℃ tokom 16-24 sata. Reakcija oksidacije je sljedeća:
4Ce(OH)3+O2+2H2O=4Ce(OH)4
Brzina oksidacije cerija može doseći 97%. Ako se temperatura oksidacije dodatno poveća na 140 ℃, vrijeme oksidacije može se skratiti na 4-6 sati, a brzina oksidacije cerija također može doseći 97%~98%. Proces oksidacije suhim zrakom proizvodi veliku količinu prašine i loše uvjete rada, koji se trenutno uglavnom koriste u laboratoriju.
3. Oksidacija vlažnim atmosferskim zrakom
Pomiješajte hidroksid rijetkih zemalja s vodom da biste dobili suspenziju, kontrolirajte koncentraciju REO na 50-70 g/L, dodajte NaOH da biste povećali alkalnost suspenzije na 0,15-0,30 mol/L, a kada se zagrije na 85 ℃, direktno uvedite zrak da biste oksidirali sav trovalentni cerij u suspenziji do četverovalentnog cerija. Tokom procesa oksidacije, isparavanje vode je relativno veliko, tako da određenu količinu vode treba dodati u bilo kojem trenutku kako bi se održala stabilnija koncentracija rijetkih zemalja. Kada se u svakoj seriji oksidira 40 L suspenzije, vrijeme oksidacije je 4-5 sati, a brzina oksidacije cerija može doseći 98%. Kada se oksidira 8 m3 suspenzije hidroksida rijetkih zemalja svaki put, brzina protoka zraka je 8-12 m3/min, a vrijeme oksidacije se poveća na 15 sati, brzina oksidacije cerija može doseći 97%~98%.
Karakteristike metode oksidacije atmosferskim vlažnim zrakom su: visoka stopa oksidacije cerija, veliki prinos, dobri radni uslovi, jednostavan rad, a ova metoda se često koristi u industriji za proizvodnju sirovog cerijevog dioksida.
4. Oksidacija vlažnim zrakom pod pritiskom
Pod normalnim pritiskom, oksidacija zrakom traje duže, a ljudi skraćuju vrijeme oksidacije korištenjem pritiska. Povećanje pritiska zraka, odnosno povećanje parcijalnog pritiska kisika u sistemu, pogoduje rastvaranju kisika u rastvoru i difuziji kisika do površinske difuzije čestica hidroksida rijetkih zemalja, čime se ubrzava proces oksidacije.
Pomiješajte hidroksid rijetkih zemalja s vodom do koncentracije od oko 60 g/L, podesite pH na 13 pomoću natrijum hidroksida, povisite temperaturu na oko 80 ℃, uvedite zrak za oksidaciju, kontrolirajte pritisak na 0,4 MPa i oksidirajte 1 sat. Brzina oksidacije cerija može doseći preko 95%. U stvarnoj proizvodnji, sirovina za oksidaciju, hidroksid rijetkih zemalja, dobija se alkalnom konverzijom taloženjem kompleksne soli natrijum sulfata rijetkih zemalja. Kako bi se proces skratio, taloženje kompleksne soli natrijum sulfata rijetkih zemalja i alkalni rastvor mogu se dodati u rezervoar za oksidaciju pod pritiskom, održavajući određeni pritisak i temperaturu. Mogu se uvesti zrak ili bogati kisik kako bi se rijetke zemlje u kompleksnoj soli pretvorile u hidrokside rijetkih zemalja, a istovremeno se Ce(OH)3 u njemu može oksidirati u Ce(OH)4.
Pod pritiskom, stopa konverzije alkalije kompleksne soli, stopa oksidacije cerija i stopa oksidacije cerija su poboljšane. Nakon 45 minuta reakcije, stopa konverzije dvostruke alkalije soli i stopa oksidacije cerija dostigle su preko 96%.
Vrijeme objave: 09. maj 2023.