Методът на окисление с въздух е метод на окисление, който използва кислород от въздуха за окисляванецерийдо четиривалентни при определени условия. Този метод обикновено включва изпичане на концентрат от флуоровъглеродна цериева руда, оксалати от редкоземни елементи и карбонати на въздух (известно като окисление чрез изпичане) или изпичане на хидроксиди от редкоземни елементи (окисление със сух въздух) или въвеждане на въздух в суспензия от хидроксиди от редкоземни елементи (окисление с мокър въздух) за окисление.
1. Окисление при печене
Изпичане на флуоровъглеродния цериев концентрат на въздух при 500 ℃ или изпичане на концентрата от редкоземни елементи Baiyunebo с натриев карбонат на въздух при 600-700 ℃. По време на разлагането на редкоземните минерали, церият в минералите се окислява до четиривалентен. Методите за отделянецерийот калцинирани продукти включват метод с двойна сол на редкоземен сулфат, метод с екстракция с разтворител и др.
В допълнение към окислителното печене нарядкоземниВ концентрата соли като оксалат от редкоземни елементи и карбонат от редкоземни елементи се разлагат чрез печене във въздушна атмосфера, а церият се окислява до CeO2. За да се осигури добра разтворимост на сместа от редкоземни оксиди, получена чрез печене, температурата на печене не трябва да бъде твърде висока, обикновено между 700 и 800 ℃. Оксидите могат да се разтворят в разтвор на сярна киселина с концентрация 1-1,5 mol/L или разтвор на азотна киселина с концентрация 4-5 mol/L. При излужване на печена руда със сярна киселина и азотна киселина, церият влиза в разтвора главно в четиривалентна форма. Първият метод включва получаване на разтвор на редкоземен сулфат, съдържащ 50 g/L REO, при около 45 ℃ и след това производство на цериев диоксид, използвайки метода на екстракция с P204; вторият метод включва приготвяне на разтвор на редкоземен нитрат, съдържащ REO с концентрация 150-200 g/L, при температура 80-85 ℃ и след това използване на екстракция с TBP за отделяне на церий.
Когато редкоземните оксиди се разтварят с разредена сярна киселина или азотна киселина, CeO2 е относително неразтворим. Следователно, в по-късния етап на разтваряне към разтвора е необходимо да се добави малко количество флуороводородна киселина като катализатор, за да се подобри разтворимостта на CeO2.
2. Окисление със сух въздух
Поставете редкоземния хидроксид в сушилна пещ и го окислете при вентилирани условия при 100-120 ℃ в продължение на 16-24 часа. Реакцията на окисление е следната:
4Ce(OH)3+O2+2H2O=4Ce(OH)4
Скоростта на окисление на церия може да достигне 97%. Ако температурата на окисление се повиши допълнително до 140 ℃, времето за окисление може да се съкрати до 4-6 часа, а скоростта на окисление на церия може да достигне 97%~98%. Процесът на окисление със сух въздух произвежда голямо количество прах и лоши условия на труд, които в момента се използват главно в лабораториите.
3. Окисление на атмосферния влажен въздух
Смесете редкоземния хидроксид с вода, за да образувате суспензия, контролирайте концентрацията на редкоземен хидроксид до 50-70 g/L, добавете NaOH, за да увеличите алкалността на суспензията до 0,15-0,30 mol/L, и когато се нагрее до 85 ℃, директно вкарайте въздух, за да окислите целия тривалентен церий в суспензията до четиривалентен церий. По време на процеса на окисление изпарението на водата е сравнително голямо, така че определено количество вода трябва да се добавя по всяко време, за да се поддържа по-стабилна концентрация на редкоземни елементи. Когато 40 L суспензия се окисляват във всяка партида, времето за окисление е 4-5 часа, а скоростта на окисление на церия може да достигне 98%. Когато 8 m3 суспензия от редкоземен хидроксид се окисляват всеки път, дебитът на въздуха е 8-12 m3/min и времето за окисление се увеличи до 15 часа, скоростта на окисление на церия може да достигне 97%~98%.
Характеристиките на метода за окисление с атмосферен влажен въздух са: висока скорост на окисление на церий, голям добив, добри условия на труд, проста работа и този метод е широко използван в промишлеността за производство на суров цериев диоксид.
4. Окисление с влажен въздух под налягане
При нормално налягане, окислението с въздух отнема повече време и хората съкращават времето за окисление, използвайки налягане. Увеличаването на налягането на въздуха, т.е. увеличаването на парциалното налягане на кислорода в системата, благоприятства разтварянето на кислорода в разтвора и дифузията на кислорода към повърхността на дифузията на частици от редкоземен хидроксид, като по този начин ускорява процеса на окисление.
Смесете редкоземния хидроксид с вода до около 60 g/L, регулирайте pH до 13 с натриев хидроксид, повишете температурата до около 80 ℃, вкарайте въздух за окисление, контролирайте налягането на 0,4 MPa и окислете в продължение на 1 час. Скоростта на окисление на церия може да достигне над 95%. В реалното производство, суровината за окисление редкоземният хидроксид се получава чрез алкално преобразуване чрез утаяване на комплексна сол на редкоземния натриев сулфат. За да се съкрати процесът, утаяването на комплексна сол на редкоземния натриев сулфат и алкален разтвор могат да се добавят в резервоар за окисление под налягане, като се поддържат определено налягане и температура. Може да се вкара въздух или богат кислород, за да се превърнат редкоземните елементи в комплексната сол в редкоземни хидроксиди, като същевременно Ce(OH)3 в нея може да се окисли до Ce(OH)4.
При условия на налягане, скоростта на алкално превръщане на комплексната сол, скоростта на окисление на церия и скоростта на окисление на церия се подобряват. След 45 минути реакция, скоростта на превръщане на двойната сол на алкално съединение и скоростта на окисление на церия достигат над 96%.
Време на публикуване: 09 май 2023 г.