Metoda oksidacije zrakom je metoda oksidacije koja koristi kisik iz zraka za oksidacijucerijdo četverovalentnog pod određenim uvjetima. Ova metoda obično uključuje prženje koncentrata fluorougljične cerijeve rude, 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) za oksidaciju.
1. Oksidacija prženjem
Prženje koncentrata fluorougljičnog cerija na zraku na 500 ℃ ili prženje koncentrata rijetkih zemalja Baiyunebo s natrijevim karbonatom na zraku na 600-700 ℃. Tijekom razgradnje minerala rijetkih zemalja, cerij u mineralima oksidira se u četverovalentni oblik. Metode odvajanjacerijOd kalciniranih proizvoda uključuju metodu dvostruke soli rijetkozemnog sulfata, metodu ekstrakcije otapalom itd.
Osim oksidacijskog prženjarijetka zemljaU koncentratu, soli poput oksalata rijetkih zemalja i karbonata rijetkih zemalja podliježu razgradnji prženjem u atmosferi zraka, a cerij se oksidira u CeO2. Kako 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 i dušičnom kiselinom, cerij uglavnom ulazi u otopinu u četverovalentnom obliku. Prvo uključuje dobivanje otopine sulfata rijetkih zemalja koja sadrži 50 g/L REO na oko 45 ℃, a zatim proizvodnju cerijevog dioksida korištenjem metode ekstrakcije P204; Potonje 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 otope u razrijeđenoj sumpornoj ili dušičnoj kiselini, CeO2 je relativno netopljiv. Stoga se u kasnijoj fazi otapanja u otopinu treba dodati mala količina fluorovodične kiseline kao katalizator kako bi se poboljšala topljivost CeO2.
2. Oksidacija suhim zrakom
Stavite hidroksid rijetkih zemalja u peć za sušenje i oksidirajte ga u ventiliranim uvjetima na 100-120 ℃ tijekom 16-24 sata. Oksidacijska reakcija 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 stvara 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 kako biste dobili suspenziju, kontrolirajte koncentraciju REO na 50-70 g/L, dodajte NaOH kako biste povećali lužnatost suspenzije na 0,15-0,30 mol/L, a kada se zagrije na 85 ℃, izravno uvedite zrak kako biste oksidirali sav trovalentni cerij u suspenziji u četverovalentni cerij. Tijekom procesa oksidacije, isparavanje vode je relativno veliko, pa 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 svaki put oksidira 8 m3 suspenzije hidroksida rijetkih zemalja, 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 brzina oksidacije cerija, veliki prinos, dobri radni uvjeti, jednostavan rad, a ova metoda se često koristi u industriji za proizvodnju sirovog cerijevog dioksida.
4. Oksidacija komprimiranim vlažnim zrakom
Pod normalnim tlakom, oksidacija zrakom traje dulje, a ljudi skraćuju vrijeme oksidacije korištenjem tlaka. Povećanje tlaka zraka, odnosno povećanje parcijalnog tlaka kisika u sustavu, pogoduje otapanju kisika u otopini i difuziji kisika do površinske difuzije čestica hidroksida rijetkih zemalja, čime se ubrzava proces oksidacije.
Rijetkozemni hidroksid pomiješati s vodom do oko 60 g/L, podesiti pH na 13 natrijevim hidroksidom, povisiti temperaturu na oko 80 ℃, uvesti zrak za oksidaciju, kontrolirati tlak na 0,4 MPa i oksidirati 1 sat. Brzina oksidacije cerija može doseći preko 95%. U stvarnoj proizvodnji, sirovina za oksidaciju, rijetkozemni hidroksid, dobiva se alkalnom konverzijom taloženjem kompleksne soli rijetkozemnog natrijevog sulfata. Kako bi se skratio proces, taloženje kompleksne soli rijetkozemnog natrijevog sulfata i alkalna otopina mogu se dodati u spremnik za oksidaciju pod tlakom, održavajući određeni tlak i temperaturu. Zrak ili bogati kisik mogu se uvesti za pretvorbu rijetkozemnih elemenata u kompleksnoj soli u rijetkozemne hidrokside, a istovremeno se Ce(OH)3 u njemu može oksidirati u Ce(OH)4.
Pod tlakom, stopa konverzije alkalije kompleksne soli, stopa oksidacije cerija i stopa oksidacije cerija su poboljšane. Nakon 45 minuta reakcije, stopa konverzije dvostruke alkalije i stopa oksidacije cerija dosegle su preko 96%.
Vrijeme objave: 09.05.2023.