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.Može se uvesti zrak ili bogati kisik da se rijetka zemlja u kompleksnoj soli pretvori 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