Metoda oksidacije z zrakom je metoda oksidacije, ki za oksidacijo uporablja kisik v zrakucerijv štirivalentno pod določenimi pogoji.Ta metoda običajno vključuje praženje koncentrata fluoroogljikove cerijeve rude, oksalatov redkih zemelj in karbonatov na zraku (znano kot oksidacija pri praženju) ali praženje hidroksidov redkih zemelj (oksidacija s suhim zrakom) ali uvajanje zraka v goščo hidroksidov redkih zemelj (oksidacija z mokrim zrakom) za oksidacijo.
1、 Oksidacija pri praženju
Praženje koncentrata fluoroogljikovega cerija na zraku pri 500 ℃ ali praženje koncentrata redkih zemelj Baiyunebo z natrijevim karbonatom na zraku pri 600-700 ℃.Med razgradnjo mineralov redkih zemelj pride do oksidacije cerija v mineralih do štirivalentnega.Metode za ločevanjecerijiz kalciniranih izdelkov vključujejo metodo dvojne soli sulfata redkih zemelj, metodo ekstrakcije s topilom itd.
Poleg oksidacijskega praženjaredke zemljekoncentrat, se soli, kot sta oksalat redkih zemelj in karbonat redkih zemelj, razgradijo pri praženju v zračni atmosferi, cerij pa oksidira v CeO2.Da bi zagotovili dobro topnost mešanice oksida redkih zemelj, pridobljene s praženjem, temperatura praženja ne sme biti previsoka, običajno med 700 in 800 ℃.Okside je mogoče raztopiti v 1-1,5 mol/L raztopini žveplove kisline ali 4-5 mol/L raztopini dušikove kisline.Pri izluževanju pražene rude z žveplovo kislino in dušikovo kislino cerij večinoma vstopi v raztopino v štirivalentni obliki.Prva vključuje pridobivanje raztopine sulfata redkih zemelj, ki vsebuje 50 g/L REO pri približno 45 ℃, in nato proizvodnjo cerijevega dioksida z uporabo metode ekstrakcije P204;Slednje vključuje pripravo raztopine nitrata redkih zemelj, ki vsebuje REO 150–200 g/L pri temperaturi 80–85 ℃, in nato uporabo ekstrakcije TBP za ločevanje cerija.
Če okside redkih zemelj raztopimo z razredčeno žveplovo ali dušikovo kislino, je CeO2 relativno netopen.Zato je treba v kasnejši fazi raztapljanja raztopini dodati majhno količino fluorovodikove kisline kot katalizatorja, da se izboljša topnost CeO2.
2、 Oksidacija s suhim zrakom
Postavite hidroksid redkih zemelj v sušilno peč in ga 16-24 ur oksidirajte v prezračevanih pogojih pri 100-120 ℃.Reakcija oksidacije je naslednja:
4Ce(OH)3+O2+2H2O=4Ce(OH)4
Stopnja oksidacije cerija lahko doseže 97%.Če se temperatura oksidacije še poveča na 140 ℃, se lahko čas oksidacije skrajša na 4-6 ur, stopnja oksidacije cerija pa lahko doseže tudi 97% ~ 98%.Postopek oksidacije s suhim zrakom proizvaja veliko količino prahu in slabe delovne pogoje, ki se trenutno uporabljajo predvsem v laboratoriju.
3、 Oksidacija atmosferskega mokrega zraka
Zmešajte hidroksid redkih zemelj z vodo, da nastane brozga, nadzorujte koncentracijo REO na 50-70 g/L, dodajte NaOH, da povečate alkalnost brozge na 0,15-0,30 mol/L, in ko se segreje na 85 ℃, neposredno vnesite zrak v oksidira ves trivalentni cerij v brozgi v štirivalentni cerij.Med procesom oksidacije je izhlapevanje vode razmeroma veliko, zato je treba kadar koli dodati določeno količino vode, da ohranimo stabilnejšo koncentracijo redkih zemelj.Ko se v vsaki seriji oksidira 40 L gnojevke, je čas oksidacije 4-5 ur, stopnja oksidacije cerija pa lahko doseže 98%.Ko se vsakič oksidira 8 m3 gnojevke hidroksida redkih zemelj, je hitrost pretoka zraka 8-12 m3/min in se čas oksidacije poveča na 15 ur, lahko stopnja oksidacije cerija doseže 97% ~ 98%.
Značilnosti metode atmosferske oksidacije z mokrim zrakom so: visoka stopnja oksidacije cerija, velik izkoristek, dobri delovni pogoji, preprosto delovanje in ta metoda se običajno uporablja v industriji za proizvodnjo surovega cerijevega dioksida.
4、 Oksidacija mokrega zraka pod pritiskom
Pri normalnem tlaku traja oksidacija zraka dlje časa, ljudje pa s pritiskom skrajšajo čas oksidacije.Povečanje zračnega tlaka, to je povečanje parcialnega tlaka kisika v sistemu, je ugodno za raztapljanje kisika v raztopini in difuzijo kisika na površinsko difuzijo delcev hidroksida redkih zemelj, s čimer se pospeši proces oksidacije.
Zmešajte hidroksid redkih zemelj z vodo do približno 60 g/L, nastavite pH na 13 z natrijevim hidroksidom, zvišajte temperaturo na približno 80 ℃, uvedite zrak za oksidacijo, nadzorujte tlak pri 0,4 MPa in oksidirajte 1 uro.Stopnja oksidacije cerija lahko doseže več kot 95%.V dejanski proizvodnji se oksidacijska surovina hidroksid redkih zemelj pridobiva s pretvorbo alkalij z obarjanjem kompleksne soli natrijevega sulfata redkih zemelj.Da bi skrajšali postopek, lahko oborino kompleksne soli redkozemeljskega natrijevega sulfata in alkalne raztopine dodamo v oksidacijsko posodo pod tlakom, pri čemer vzdržujemo določen tlak in temperaturo.Lahko se doda zrak ali bogat kisik, da se redke zemlje v kompleksni soli pretvorijo v hidrokside redkih zemelj, hkrati pa se lahko Ce (OH) 3 v njej oksidira v Ce (OH) 4.
V pogojih pod pritiskom se stopnja alkalne pretvorbe kompleksne soli, stopnja oksidacije cerija in stopnja oksidacije cerija izboljšajo.Po 45 minutah reakcije sta stopnja pretvorbe dvojne solne alkalije in stopnja oksidacije cerija dosegli več kot 96 %.
Čas objave: maj-09-2023