Luftoksidasjonsmetode er en oksidasjonsmetode som bruker oksygen i luften til å oksidereceriumtil tetravalent under visse forhold. Denne metoden innebærer vanligvis risting av fluorkarbon-ceriummalmkonsentrat, sjeldne jordartsoksalater og karbonater i luft (kjent som risteoksidasjon) eller risting av sjeldne jordartshydroksider (tørrluftoksidasjon) eller innføring av luft i sjeldne jordartshydroksidslam (våtluftoksidasjon) for oksidasjon.
1. Ristingsoksidasjon
Risting av fluorkarbon-ceriumkonsentratet i luft ved 500 ℃ eller risting av Baiyunebo-sjeldne jordartskonsentratet med natriumkarbonat i luft ved 600–700 ℃. Under nedbrytningen av sjeldne jordartsmineraler oksideres cerium i mineralene til fireverdig. Metodene for separasjonceriumFra kalsinerte produkter inkluderer sjeldne jordartssulfat-dobbeltsaltmetoden, løsemiddelekstraksjonsmetode, etc.
I tillegg til oksidasjonsristingen avsjeldne jordarterI konsentrat gjennomgår salter som oksalat og karbonat av sjeldne jordarter dekomponering under steking i en luftatmosfære, og cerium oksideres til CeO2. For å sikre god løselighet av blandingen av sjeldne jordartsoksider oppnådd ved steking, bør ikke steketemperaturen være for høy, vanligvis mellom 700 og 800 ℃. Oksider kan løses opp i 1-1,5 mol/L svovelsyreløsning eller 4-5 mol/L salpetersyreløsning. Ved utvasking av stekt malm med svovelsyre og salpetersyre kommer cerium hovedsakelig inn i løsningen i en tetravalent form. Førstnevnte innebærer å oppnå en sulfatløsning av sjeldne jordarter som inneholder 50 g/L REO ved rundt 45 ℃, og deretter produsere ceriumdioksid ved hjelp av P204-ekstraksjonsmetoden; sistnevnte innebærer å fremstille en nitratløsning av sjeldne jordarter som inneholder REO på 150-200 g/L ved en temperatur på 80-85 ℃, og deretter bruke TBP-ekstraksjon for å separere cerium.
Når sjeldne jordartsoksider løses opp med fortynnet svovelsyre eller salpetersyre, er CeO2 relativt uløselig. Derfor må en liten mengde flussyre tilsettes løsningen som katalysator i det senere oppløsningsstadiet for å forbedre løseligheten til CeO2.
2. Oksidasjon av tørrluft
Plasser sjeldne jordartsmetaller i en tørkeovn og oksider det under ventilerte forhold ved 100–120 ℃ i 16–24 timer. Oksidasjonsreaksjonen er som følger:
4Ce(OH)3+O2+2H2O=4Ce(OH)4
Oksidasjonshastigheten til cerium kan nå 97 %. Hvis oksidasjonstemperaturen økes ytterligere til 140 ℃, kan oksidasjonstiden forkortes til 4-6 timer, og oksidasjonshastigheten til cerium kan også nå 97% ~ 98%. Tørrluftoksidasjonsprosessen produserer en stor mengde støv og dårlige arbeidsforhold, som for tiden hovedsakelig brukes i laboratoriet.
3. Oksidasjon av atmosfærisk våtluft
Bland sjeldne jordartshydroksider med vann for å danne en oppslemming, kontroller REO-konsentrasjonen til 50-70 g/l, tilsett NaOH for å øke alkaliniteten til oppslemmingen til 0,15-0,30 mol/l, og når oppvarmet til 85 ℃, introduser direkte luft for å oksidere alt treverdig cerium i oppslemmingen til fireverdig cerium. Under oksidasjonsprosessen er fordampningen av vann relativt stor, så en viss mengde vann bør tilsettes når som helst for å opprettholde en mer stabil konsentrasjon av sjeldne jordartsmetaller. Når 40 l oppslemming oksideres i hver batch, er oksidasjonstiden 4-5 timer, og oksidasjonshastigheten for cerium kan nå 98 %. Når 8 m3 sjeldne jordartshydroksidoppslemming oksideres hver gang, er luftstrømningshastigheten 8-12 m3/min, og oksidasjonstiden økes til 15 timer, og oksidasjonshastigheten for cerium kan nå 97%~98 %.
Kjennetegnene ved atmosfærisk våtluftoksidasjonsmetoden er: høy oksidasjonshastighet for cerium, stor produksjon, gode arbeidsforhold, enkel betjening, og denne metoden brukes ofte i industrien for å produsere rå ceriumdioksid.
4. Oksidasjon av våtluft under trykk
Under normalt trykk tar luftoksidasjon lengre tid, og folk forkorter oksidasjonstiden ved å bruke trykk. Økningen av lufttrykket, det vil si økningen av oksygenpartialtrykket i systemet, bidrar til oppløsning av oksygen i løsningen og diffusjonen av oksygen til overflaten av sjeldne jordartshydroksidpartikler, og dermed akselererer oksidasjonsprosessen.
Bland sjeldne jordartshydroksider med vann til omtrent 60 g/l, juster pH-verdien til 13 med natriumhydroksid, øk temperaturen til omtrent 80 ℃, tilsett luft for oksidasjon, kontroller trykket til 0,4 MPa og oksider i 1 time. Oksidasjonshastigheten til cerium kan nå over 95 %. I faktisk produksjon oppnås oksidasjonsråmaterialet sjeldne jordartshydroksid ved alkaliomdannelse gjennom utfelling av sjeldne jordartsnatriumsulfatkomplekssalt. For å forkorte prosessen kan utfelling av sjeldne jordartsnatriumsulfatkomplekssalt og alkalisk løsning tilsettes en trykksatt oksidasjonstank, samtidig som et visst trykk og temperatur opprettholdes. Luft eller rikt oksygen kan tilsettes for å omdanne de sjeldne jordartsmetallene i komplekset salt til sjeldne jordartshydroksider, og samtidig kan Ce(OH)3 i det oksideres til Ce(OH)4.
Under trykkforhold forbedres alkaliomdannelseshastigheten for det komplekse saltet, oksidasjonshastigheten for cerium og oksidasjonshastigheten for cerium. Etter 45 minutters reaksjon nådde omdannelseshastigheten for dobbeltsalt-alkali og oksidasjonshastigheten for cerium over 96 %.
Publisert: 09. mai 2023