Luftoksidasjonsmetode er en oksidasjonsmetode som bruker oksygen i luften for å oksidereceriumtil tetravalent under visse forhold.Denne metoden involverer vanligvis brenning av fluorkarbonceriummalmkonsentrat, sjeldne jordartsoksalater og karbonater i luft (kjent som stekeoksidasjon) eller brenning av sjeldne jordartsmetallhydroksider (tørrluftoksidering) eller innføring av luft i sjeldne jordartsmetallhydroksider (våtluftoksidasjon) for oksidasjon.
1、 Oksydasjon ved steking
Steking av fluorkarbonceriumkonsentratet i luft ved 500 ℃ eller steking av Baiyunebo sjeldne jordartsmetallkonsentrat med natriumkarbonat i luft ved 600–700 ℃.Under nedbrytningen av sjeldne jordartsmineraler oksideres cerium i mineralene til tetravalent.Metodene for å skilleceriumfra kalsinerte produkter inkluderer sjeldne jordarters sulfat dobbeltsaltmetode, løsningsmiddelekstraksjonsmetode, etc.
I tillegg til oksidasjonssteking avsjelden jordkonsentrat, salter som sjeldne jordarters oksalat og sjeldne jordarter karbonat gjennomgår brennende nedbrytning i en luftatmosfære, og cerium oksideres til CeO2.For å sikre god løselighet av den sjeldne jordartsoksidblandingen som oppnås ved steking, bør steketemperaturen ikke være for høy, vanligvis mellom 700 og 800 ℃.Oksider kan løses i 1-1,5 mol/L svovelsyreløsning eller 4-5mol/L salpetersyreløsning.Ved utluting av brennt malm med svovelsyre og salpetersyre kommer cerium hovedsakelig inn i løsningen i en fireverdig form.Førstnevnte innebærer å oppnå en sjeldne jordartssulfatløsning som inneholder 50g/L REO ved rundt 45 ℃, og deretter produsere ceriumdioksid ved å bruke P204-ekstraksjonsmetoden;Sistnevnte innebærer å tilberede en nitratløsning av sjeldne jordarter som inneholder REO på 150-200g/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 til løsningen som en katalysator i det senere oppløsningsstadiet for å forbedre løseligheten til CeO2.
2、 Tørr luftoksidasjon
Plasser det sjeldne jordartsmetallhydroksidet i en tørkeovn og oksider det under ventilerte forhold ved 100–120 ℃ i 16–24 timer.Oksydasjonsreaksjonen er som følger:
4Ce(OH)3+O2+2H2O=4Ce(OH)4
Oksydasjonshastigheten 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 store mengder støv og dårlige arbeidsforhold, som for tiden hovedsakelig brukes i laboratoriet.
3、 Atmosfærisk våtluftoksidasjon
Bland sjeldne jordartsmetallhydroksider med vann for å danne en slurry, kontroller REO-konsentrasjonen til 50-70g/L, tilsett NaOH for å øke alkaliniteten til slurryen til 0,15-0,30mol/L, og når den varmes opp til 85 ℃, tilfør luft direkte til oksider alt treverdig cerium i slurryen 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 jordarter.Når 40L slurry oksideres i hver batch, er oksidasjonstiden 4-5 timer, og oksidasjonshastigheten til cerium kan nå 98%.Når 8m3 sjeldne jordartshydroksidslurry oksideres hver gang, er luftstrømningshastigheten 8-12m3/min, og oksidasjonstiden økes til 15 timer, kan oksidasjonshastigheten til cerium nå 97% ~ 98%.
Egenskapene til den atmosfæriske våtluft-oksidasjonsmetoden er: høy oksidasjonshastighet av cerium, stor produksjon, gode arbeidsforhold, enkel drift, og denne metoden brukes ofte i industrien for å produsere rå ceriumdioksid.
4、 Trykksatt våtluftoksidasjon
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 oppløsningen av oksygen i løsningen og diffusjonen av oksygen til overflatediffusjonen av sjeldne jordartsmetallhydroksidpartikler, og akselererer dermed oksidasjonsprosessen.
Bland sjeldne jordartsmetallhydroksider med vann til ca. 60 g/L, juster pH til 13 med natriumhydroksid, øk temperaturen til ca. 80 ℃, innfør luft for oksidasjon, kontroller trykket til 0,4 MPa og oksider i 1 time.Oksydasjonshastigheten til cerium kan nå over 95%.I faktisk produksjon oppnås oksidasjonsråstoffet sjeldne jordartsmetallhydroksid ved alkaliomdannelse gjennom utfelling av sjeldne jordarters natriumsulfatkomplekssalt.For å forkorte prosessen, kan utfellingen av sjeldne jordarters natriumsulfatkomplekssalt og alkalisk løsning tilsettes til en trykksatt oksidasjonstank, og opprettholde et visst trykk og temperatur.Luft eller rik oksygen kan introduseres for å omdanne den sjeldne jordarten i det komplekse saltet til hydroksyder av sjeldne jordarter, og samtidig kan Ce (OH) 3 i den oksideres til Ce (OH) 4.
Under trykkforhold er alkaliomdannelseshastigheten til det komplekse saltet, oksidasjonshastigheten til cerium og oksidasjonshastigheten til cerium alle forbedret.Etter 45 minutters reaksjon nådde omdannelseshastigheten av dobbeltsaltalkali og oksidasjonshastigheten til cerium over 96%.
Innleggstid: mai-09-2023