A levegő oxidációs módszere egy olyan oxidációs módszer, amely a levegő oxigénjét használja fel az oxidációhoz.cériumbizonyos körülmények között négyvegyértékűvé. Ez a módszer jellemzően a fluorozott szénhidrogén cériumérc-koncentrátum, ritkaföldfém-oxalátok és -karbonátok levegőn történő pörkölését (pörkölési oxidációnak nevezik), vagy ritkaföldfém-hidroxidok pörkölését (száraz levegős oxidáció), vagy levegő bevezetését ritkaföldfém-hidroxidok szuszpenziójába (nedves levegős oxidáció) foglalja magában oxidáció céljából.
1. Pörkölési oxidáció
A fluorozott szénhidrogén cérium-koncentrátum pörkölése levegőn 500 ℃-on, vagy a Baiyunebo ritkaföldfém-koncentrátum nátrium-karbonáttal történő pörkölése levegőn 600-700 ℃-on. A ritkaföldfém-ásványok bomlása során az ásványokban lévő cérium négyvegyértékűvé oxidálódik. Az elválasztási módszerekcériumA kalcinált termékekből származó eljárás magában foglalja a ritkaföldfém-szulfát kettős só módszerét, az oldószeres extrakciós módszert stb.
Az oxidációs pörkölésen túlritkaföldfémA koncentrátumban a sók, mint például a ritkaföldfém-oxalát és a ritkaföldfém-karbonát, levegőatmoszférában pörkölési bomláson mennek keresztül, és a cérium CeO2-vé oxidálódik. A pörköléssel kapott ritkaföldfém-oxid keverék jó oldhatóságának biztosítása érdekében a pörkölési hőmérséklet nem lehet túl magas, általában 700 és 800 ℃ között van. Az oxidok 1-1,5 mol/l kénsavoldatban vagy 4-5 mol/l salétromsavoldatban oldhatók. A pörkölt érc kénsavval és salétromsavval történő kioldásakor a cérium főként négyértékű formában kerül az oldatba. Az előbbi során körülbelül 45 ℃-on 50 g/l REO-t tartalmazó ritkaföldfém-szulfát-oldatot állítanak elő, majd P204 extrakciós módszerrel cérium-dioxidot állítanak elő; az utóbbi során 80-85 ℃-on 150-200 g/l REO-t tartalmazó ritkaföldfém-nitrát-oldatot készítenek, majd TBP-extrakcióval elválasztják a cériumot.
Amikor a ritkaföldfém-oxidokat híg kénsavban vagy salétromsavban oldjuk, a CeO2 viszonylag oldhatatlan. Ezért az oldódás későbbi szakaszában katalizátorként kis mennyiségű hidrogén-fluoridot kell az oldathoz adni a CeO2 oldhatóságának javítása érdekében.
2. Száraz levegős oxidáció
A ritkaföldfém-hidroxidot szárítókemencébe helyezzük, és szellőztetett körülmények között 100-120 ℃-on 16-24 órán át oxidáljuk. Az oxidációs reakció a következő:
4Ce(OH)3+O2+2H2O=4Ce(OH)4
A cérium oxidációs sebessége elérheti a 97%-ot. Ha az oxidációs hőmérsékletet tovább emeljük 140 ℃-ra, az oxidációs idő 4-6 órára lerövidülhet, és a cérium oxidációs sebessége elérheti a 97% ~ 98%-ot is. A száraz levegős oxidációs folyamat nagy mennyiségű port és rossz munkakörülményeket eredményez, amelyeket jelenleg főként laboratóriumokban alkalmaznak.
3. Légköri nedves levegő oxidációja
A ritkaföldfém-hidroxidot vízzel összekeverve szuszpenziót kapunk, az REO-koncentrációt 50-70 g/l-re szabályozzuk, NaOH-t adunk hozzá a szuszpenzió lúgosságának 0,15-0,30 mol/l-re való növeléséhez, majd 85 ℃-ra melegítve közvetlenül levegőt vezetünk be, hogy a szuszpenzióban lévő összes háromértékű cériumot négyértékű cériummá oxidáljuk. Az oxidációs folyamat során a víz párolgása viszonylag nagy, ezért a ritkaföldfém-koncentráció stabilabbá tétele érdekében bármikor bizonyos mennyiségű vizet kell hozzáadni. Amikor adagonként 40 liter szuszpenziót oxidálunk, az oxidációs idő 4-5 óra, és a cérium oxidációs sebessége elérheti a 98%-ot. Ha adagonként 8 m3 ritkaföldfém-hidroxid szuszpenziót oxidálunk, a levegő áramlási sebessége 8-12 m3/perc, és az oxidációs idő 15 órára nő, a cérium oxidációs sebessége elérheti a 97% ~ 98%-ot.
A légköri nedves levegős oxidációs módszer jellemzői: a cérium magas oxidációs sebessége, nagy hozam, jó munkakörülmények, egyszerű kezelhetőség, és ezt a módszert gyakran használják az iparban nyers cérium-dioxid előállítására.
4. Nyomásos nedves levegős oxidáció
Normál nyomáson a levegő oxidációja hosszabb időt vesz igénybe, és az emberek nyomás alkalmazásával lerövidítik az oxidációs időt. A levegőnyomás növekedése, azaz az oxigén parciális nyomásának növekedése a rendszerben elősegíti az oxigén oldódását az oldatban és az oxigén diffúzióját a ritkaföldfém-hidroxid részecskék felületére, ezáltal felgyorsítva az oxidációs folyamatot.
Keverjünk össze ritkaföldfém-hidroxidot vízzel körülbelül 60 g/l koncentrációig, állítsuk be a pH-t nátrium-hidroxiddal 13-ra, emeljük a hőmérsékletet körülbelül 80 ℃-ra, vezessünk be oxidációs levegőt, szabályozzuk a nyomást 0,4 MPa-n, és oxidáljuk 1 órán át. A cérium oxidációs sebessége elérheti a 95%-ot. A tényleges gyártás során az oxidációs nyersanyagként használt ritkaföldfém-hidroxidot lúgos átalakítással állítják elő ritkaföldfém-nátrium-szulfát komplex só kicsapásával. A folyamat lerövidítése érdekében a ritkaföldfém-nátrium-szulfát komplex só kicsapását és az lúgos oldatot egy nyomás alatt álló oxidációs tartályba adagolhatjuk, bizonyos nyomást és hőmérsékletet fenntartva. Levegő vagy dúsított oxigén bevezetésével a komplex sóban lévő ritkaföldfém ritkaföldfém-hidroxidokká alakítható, és ezzel egyidejűleg a benne lévő Ce(OH)3 Ce(OH)4-gé oxidálható.
Nyomás alatt a komplex só lúgos konverziós sebessége, a cérium oxidációs sebessége és a cérium oxidációs sebessége is javul. 45 perc reakció után a kettős só lúgos konverziós sebessége és a cérium oxidációs sebessége elérte a 96% feletti értéket.
Közzététel ideje: 2023. május 9.