Метод окислення повітрям - це метод окислення, який використовує кисень повітря для окисленняцерійдо чотиривалентного за певних умов. Цей метод зазвичай включає випалювання концентрату фторвуглецевої церієвої руди, оксалатів та карбонатів рідкісноземельних елементів на повітрі (відоме як випалювання на повітрі) або випалювання гідроксидів рідкісноземельних елементів (окислення сухим повітрям) або введення повітря в суспензію гідроксидів рідкісноземельних елементів (окислення вологим повітрям) для окислення.
1. Окислення при випалюванні
Випалювання фторвуглецевого церієвого концентрату на повітрі при температурі 500 ℃ або випалювання концентрату рідкоземельних металів Байюнебо з карбонатом натрію на повітрі при температурі 600-700 ℃. Під час розкладання рідкоземельних мінералів церій у мінералах окислюється до чотиривалентного. Методи розділенняцерійз кальцинованих продуктів включають метод подвійної солі сульфату рідкоземельних земель, метод екстракції розчинником тощо.
Окрім окислювального випалурідкісноземельніУ концентраті солі, такі як оксалат рідкісноземельних металів та карбонат рідкісноземельних металів, піддаються розкладанню при випалюванні в атмосфері повітря, а церій окислюється до CeO2. Щоб забезпечити добру розчинність суміші оксидів рідкісноземельних металів, отриманої шляхом випалювання, температура випалювання не повинна бути занадто високою, зазвичай між 700 і 800 ℃. Оксиди можна розчиняти в розчині сірчаної кислоти з концентрацією 1-1,5 моль/л або розчині азотної кислоти з концентрацією 4-5 моль/л. Під час вилуговування випаленої руди сірчаною та азотною кислотами церій переважно надходить у розчин у чотиривалентній формі. Перший спосіб передбачає отримання розчину сульфату рідкісноземельних металів, що містить 50 г/л REO, при температурі близько 45 ℃, а потім отримання діоксиду церію методом екстракції P204; другий спосіб передбачає приготування розчину нітрату рідкісноземельних металів, що містить REO, з концентрацією 150-200 г/л, при температурі 80-85 ℃, а потім використання екстракції TBP для відділення церію.
Коли оксиди рідкоземельних елементів розчиняють у розведеній сірчаній або азотній кислоті, CeO2 є відносно нерозчинним. Тому на пізнішій стадії розчинення до розчину необхідно додати невелику кількість плавикової кислоти як каталізатор для покращення розчинності CeO2.
2. Окислення сухим повітрям
Помістіть гідроксид рідкоземельних елементів у сушильну піч та окисліть його у вентильованих умовах при температурі 100-120 ℃ протягом 16-24 годин. Реакція окислення виглядає наступним чином:
4Ce(OH)3+O2+2H2O=4Ce(OH)4
Швидкість окислення церію може досягати 97%. Якщо температуру окислення додатково підвищити до 140 ℃, час окислення можна скоротити до 4-6 годин, а швидкість окислення церію також може досягати 97%~98%. Процес окислення сухим повітрям утворює велику кількість пилу та створює погані умови праці, які зараз використовуються переважно в лабораторії.
3. Окислення вологим атмосферним повітрям
Змішайте гідроксид рідкоземельних елементів з водою для утворення суспензії, контролюйте концентрацію REO до 50-70 г/л, додайте NaOH для підвищення лужності суспензії до 0,15-0,30 моль/л, і при нагріванні до 85 ℃ безпосередньо введіть повітря для окислення всього тривалентного церію в суспензії до чотиривалентного церію. Під час процесу окислення випаровування води є відносно великим, тому певну кількість води слід додавати в будь-який час для підтримки стабільнішої концентрації рідкоземельних елементів. Коли в кожній партії окислюється 40 л суспензії, час окислення становить 4-5 годин, а швидкість окислення церію може досягати 98%. Коли щоразу окислюється 8 м3 суспензії гідроксиду рідкоземельних елементів, швидкість потоку повітря становить 8-12 м3/хв, а час окислення збільшується до 15 годин, швидкість окислення церію може досягати 97%~98%.
Характеристики методу окислення вологим атмосферним повітрям: висока швидкість окислення церію, великий вихід, хороші умови праці, проста експлуатація, і цей метод широко використовується в промисловості для виробництва неочищеного діоксиду церію.
4. Окислення вологим повітрям під тиском
За нормального тиску окислення повітрям займає більше часу, і люди скорочують час окислення, використовуючи тиск. Підвищення тиску повітря, тобто збільшення парціального тиску кисню в системі, сприяє розчиненню кисню в розчині та дифузії кисню до поверхні дифузії частинок гідроксиду рідкоземельних елементів, тим самим прискорюючи процес окислення.
Змішайте гідроксид рідкоземельних елементів з водою до концентрації приблизно 60 г/л, доведіть pH до 13 за допомогою гідроксиду натрію, підвищте температуру приблизно до 80 ℃, введіть повітря для окислення, контролюйте тиск на рівні 0,4 МПа та окислюйте протягом 1 години. Швидкість окислення церію може сягати понад 95%. У фактичному виробництві сировину для окислення гідроксид рідкоземельних елементів отримують шляхом лужного перетворення шляхом осадження комплексної солі сульфату натрію рідкоземельних елементів. Щоб скоротити процес, осад комплексної солі сульфату натрію рідкоземельних елементів та лужний розчин можна додати в резервуар для окислення під тиском, підтримуючи певний тиск і температуру. Можна вводити повітря або насичений киснем рідкісноземельні елементи в комплексній солі в гідроксиди рідкісноземельних елементів, і водночас Ce(OH)3, що міститься в ній, може окислюватися до Ce(OH)4.
В умовах тиску покращується швидкість перетворення лугу комплексної солі, швидкість окислення церію та швидкість окислення церію. Після 45 хвилин реакції швидкість перетворення подвійної солі лугу та швидкість окислення церію досягли понад 96%.
Час публікації: 09 травня 2023 р.