Metoda oksidacije zrakom je metoda oksidacije koja za oksidaciju koristi kisik u zrakucerijdo četverovalentnog pod određenim uvjetima. 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 kašu hidroksida rijetkih zemalja (oksidacija mokrim zrakom) za oksidaciju.
1、 Oksidacija pečenjem
Prženje koncentrata fluorougljika cerija na zraku na 500 ℃ ili prženje Baiyunebo koncentrata rijetke zemlje s natrijevim karbonatom na zraku na 600-700 ℃. Tijekom razgradnje minerala rijetkih zemalja, cerij u mineralima se oksidira do četverovalentnog. Metode odvajanjacerijod kalciniranih proizvoda uključuje metodu dvostruke soli sulfata rijetke zemlje, metodu ekstrakcije otapalom itd.
Osim oksidacijskog prženjarijetka zemljakoncentrat, soli kao što su oksalat rijetke zemlje i karbonat rijetke zemlje podvrgavaju se razgradnji pečenjem u atmosferi zraka, a cerij se oksidira u CeO2. Kako bi se osigurala dobra topljivost smjese oksida rijetke zemlje dobivene prženjem, temperatura prženja ne smije biti previsoka, obično između 700 i 800 ℃. Oksidi se mogu otopiti u 1-1,5 mol/L otopine sumporne kiseline ili 4-5 mol/L otopine dušične kiseline. Prilikom ispiranja pržene rude sumpornom kiselinom i dušičnom kiselinom, cerij uglavnom ulazi u otopinu u četverovalentnom obliku. Prvi uključuje dobivanje otopine sulfata rijetke zemlje koja sadrži 50 g/L REO na oko 45 ℃, a zatim proizvodnju cerijevog dioksida pomoću metode ekstrakcije P204; Potonji uključuje pripremu otopine nitrata rijetke zemlje 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 s razrijeđenom sumpornom ili dušičnom kiselinom, CeO2 je relativno netopljiv. Stoga je potrebno dodati malu količinu fluorovodične kiseline u otopinu kao katalizator u kasnijoj fazi otapanja kako bi se poboljšala topljivost CeO2.
2、 Oksidacija suhim zrakom
Stavite hidroksid rijetke zemlje u peć za sušenje i oksidirajte ga u ventiliranim uvjetima na 100-120 ℃ 16-24 sata. Reakcija oksidacije je sljedeća:
4Ce(OH)3+O2+2H2O=4Ce(OH)4
Stopa oksidacije cerija može doseći 97%. Ako se temperatura oksidacije dodatno poveća na 140 ℃, vrijeme oksidacije može se skratiti na 4-6 sati, a stopa 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、 Atmosferska oksidacija vlažnog zraka
Pomiješajte hidroksid rijetke zemlje s vodom da dobijete kašu, kontrolirajte koncentraciju REO na 50-70 g/L, dodajte NaOH da povećate lužnatost kaše na 0,15-0,30 mol/L, a kada se zagrije na 85 ℃, izravno uvedite zrak u oksidirati sav trovalentni cerij u kaši u četverovalentni cerij. Tijekom procesa oksidacije, isparavanje vode je relativno veliko, tako da se određena količina vode mora nadopuniti u bilo kojem trenutku kako bi se održala stabilnija koncentracija rijetke zemlje. Kada se 40L kaše oksidira u svakoj šarži, vrijeme oksidacije je 4-5 sati, a stopa oksidacije cerija može doseći 98%. Kada se svaki put oksidira 8 m3 kaše hidroksida rijetke zemlje, brzina protoka zraka je 8-12 m3/min, a vrijeme oksidacije se povećava na 15 sati, stopa oksidacije cerija može doseći 97%~98%.
Karakteristike metode atmosferske oksidacije mokrim zrakom su: visoka stopa oksidacije cerija, veliki učinak, dobri radni uvjeti, jednostavan rad, a ova se metoda obično koristi u industriji za proizvodnju sirovog cerijevog dioksida.
4、 Oksidacija mokrim zrakom pod pritiskom
Pod normalnim tlakom, oksidacija zraka traje dulje, a ljudi skraćuju vrijeme oksidacije pomoću tlaka. Povećanje tlaka zraka, odnosno povećanje parcijalnog tlaka kisika u sustavu pogoduje otapanju kisika u otopini i difuziji kisika na površinsku difuziju čestica hidroksida rijetkih zemalja, čime se ubrzava proces oksidacije.
Pomiješajte hidroksid rijetke zemlje s vodom do oko 60 g/L, podesite pH na 13 s natrijevim hidroksidom, povisite temperaturu na oko 80 ℃, uvedite zrak za oksidaciju, kontrolirajte tlak na 0,4 MPa i oksidirajte 1 sat. Stopa oksidacije cerija može doseći preko 95%. U stvarnoj proizvodnji, oksidacijski sirovi materijal hidroksid rijetke zemlje dobiva se alkalnom pretvorbom taloženjem kompleksne soli natrijevog sulfata rijetke zemlje. Kako bi se skratio proces, taloženje kompleksne soli natrijevog sulfata rijetke zemlje i alkalna otopina mogu se dodati u oksidacijski spremnik pod tlakom, održavajući određeni tlak i temperaturu. Zrak ili bogati kisik mogu se uvesti kako bi se rijetka zemlja u kompleksnoj soli pretvorila u hidroksid rijetke zemlje, au isto vrijeme, Ce (OH) 3 u njoj može se oksidirati u Ce (OH) 4.
U uvjetima pod tlakom, brzina alkalne konverzije kompleksne soli, stopa oksidacije cerija i brzina oksidacije cerija su sve poboljšane. Nakon 45 minuta reakcije, stopa pretvorbe dvostruke soli alkalije i stopa oksidacije cerija dosegle su preko 96%.
Vrijeme objave: 9. svibnja 2023