Метода оксидације ваздухом је метода оксидације која користи кисеоник из ваздуха за оксидацијуцеријумдо тетравалентног под одређеним условима. Ова метода обично укључује пржење концентрата флуороугљеничне церијумске руде, оксалата и карбоната ретких земаља на ваздуху (познато као оксидација пржењем) или пржење хидроксида ретких земаља (оксидација сувим ваздухом) или увођење ваздуха у суспензију хидроксида ретких земаља (оксидација влажним ваздухом) ради оксидације.
1, Оксидација печењем
Пржење концентрата флуороугљеника церијума на ваздуху на 500 ℃ или пржење концентрата ретких земних елемената Баијунебо са натријум карбонатом на ваздуху на 600-700 ℃. Током разлагања минерала ретких земних елемената, церијум у минералима се оксидује у четворовалентни. Методе за одвајањецеријумод калцинисаних производа укључују метод двоструке соли ретких земних сулфата, метод екстракције растварачем итд.
Поред оксидационог пржењаретка земљаУ концентрату, соли попут оксалата и карбоната ретких земаља подлежу разлагању пржењем у атмосфери ваздуха, а церијум се оксидује до CeO2. Да би се осигурала добра растворљивост смеше оксида ретких земаља добијене пржењем, температура пржења не сме бити превисока, обично између 700 и 800 ℃. Оксиди се могу растворити у раствору сумпорне киселине од 1-1,5 mol/L или раствору азотне киселине од 4-5 mol/L. Приликом испирања пржене руде сумпорном и азотном киселином, церијум углавном улази у раствор у тетравалентном облику. Први подразумева добијање раствора сулфата ретких земаља који садржи 50 g/L REO на око 45 ℃, а затим производњу церијум диоксида коришћењем методе екстракције P204; други подразумева припрему раствора нитрата ретких земаља који садржи REO од 150-200 g/L на температури од 80-85 ℃, а затим коришћење TBP екстракције за одвајање церијума.
Када се оксиди ретких земаља растворе разблаженом сумпорном киселином или азотном киселином, CeO2 је релативно нерастворљив. Стога је у раствор потребно додати малу количину флуороводоничне киселине као катализатор у каснијој фази растварања како би се побољшала растворљивост CeO2.
2, оксидација сувим ваздухом
Ставите хидроксид ретких земаља у пећ за сушење и оксидујте га под вентилираним условима на 100-120 ℃ током 16-24 сата. Реакција оксидације је следећа:
4Ce(OH)3+O2+2H2O=4Ce(OH)4
Брзина оксидације церијума може достићи 97%. Ако се температура оксидације додатно повећа на 140 ℃, време оксидације се може скратити на 4-6 сати, а брзина оксидације церијума такође може достићи 97%~98%. Процес оксидације сувим ваздухом производи велику количину прашине и лоше услове рада, који се тренутно углавном користе у лабораторији.
3, Оксидација атмосферског влажног ваздуха
Помешати хидроксид ретких земаља са водом да би се формирала суспензија, контролисати концентрацију РЕО на 50-70 г/л, додати NaOH да би се повећала алкалност суспензије на 0,15-0,30 мол/л, и када се загреје на 85 ℃, директно увести ваздух да би се сав тровалентни церијум у суспензији оксидовао у четворовалентни церијум. Током процеса оксидације, испаравање воде је релативно велико, тако да одређену количину воде треба допунити у сваком тренутку како би се одржала стабилнија концентрација ретких земаља. Када се у свакој серији оксидује 40 литара суспензије, време оксидације је 4-5 сати, а брзина оксидације церијума може достићи 98%. Када се сваки пут оксидује 8 м3 суспензије хидроксида ретких земаља, брзина протока ваздуха је 8-12 м3/мин, а време оксидације се повећа на 15 сати, брзина оксидације церијума може достићи 97%~98%.
Карактеристике методе оксидације атмосферским влажним ваздухом су: висока брзина оксидације церијума, велики излаз, добри радни услови, једноставан рад, а ова метода се често користи у индустрији за производњу сировог церијум диоксида.
4, Оксидација влажним ваздухом под притиском
Под нормалним притиском, оксидација ваздухом траје дуже, а људи скраћују време оксидације коришћењем притиска. Повећање ваздушног притиска, односно повећање парцијалног притиска кисеоника у систему, погодује растварању кисеоника у раствору и дифузији кисеоника до површинске дифузије честица хидроксида ретких земаља, чиме се убрзава процес оксидације.
Помешати хидроксид ретких земаља са водом до око 60 г/Л, подесити pH на 13 помоћу натријум хидроксида, подићи температуру на око 80 ℃, увести ваздух за оксидацију, контролисати притисак на 0,4 MPa и оксидовати 1 сат. Брзина оксидације церијума може достићи преко 95%. У стварној производњи, сировина за оксидацију хидроксида ретких земаља се добија алкалном конверзијом таложењем комплексне соли натријум сулфата. Да би се процес скратио, таложење комплексне соли натријум сулфата и алкални раствор могу се додати у резервоар за оксидацију под притиском, одржавајући одређени притисак и температуру. Ваздух или богати кисеоник могу се увести да би се ретки елементи у комплексној соли претворили у хидроксиде ретких земаља, а истовремено се Ce(OH)3 у њему може оксидовати у Ce(OH)4.
Под притиском, брзина конверзије алкалија комплексне соли, брзина оксидације церијума и брзина оксидације церијума су побољшане. Након 45 минута реакције, брзина конверзије двоструке алкалне соли и брзина оксидације церијума достигле су преко 96%.
Време објаве: 09. мај 2023.