Luftoxidationsseparation af cerium

Luftoxidationsmetode er en oxidationsmetode, der bruger ilt i luften til at oxidereceriumtil tetravalent under visse betingelser. Denne metode involverer typisk ristning af fluorcarbon-ceriummalmkoncentrat, sjældne jordartsoxalater og carbonater i luft (kendt som ristningsoxidation) eller ristning af sjældne jordartshydroxider (tørluftoxidation) eller indførelse af luft i sjældne jordartshydroxidslam (vådluftoxidation) med henblik på oxidation.

1. Ristningsoxidation

Ristning af fluorcarbonceriumkoncentratet i luft ved 500 ℃ eller ristning af Baiyunebo-sjældne jordartskoncentratet med natriumcarbonat i luft ved 600-700 ℃. Under nedbrydningen af ​​sjældne jordartsmineraler oxideres cerium i mineralerne til tetravalent. Metoderne til separationceriumFra kalcinerede produkter omfatter dobbeltsaltmetoden med sjældne jordarters sulfat, opløsningsmiddelekstraktionsmetode osv.

Ud over oxidationsristningen afsjældne jordarterI koncentrat nedbrydes salte som sjældne jordartsoxalat og sjældne jordartskarbonat ved ristning i en luftatmosfære, og cerium oxideres til CeO2. For at sikre god opløselighed af den sjældne jordartsoxidblanding, der opnås ved ristning, bør ristningstemperaturen ikke være for høj, normalt mellem 700 og 800 ℃. Oxider kan opløses i 1-1,5 mol/L svovlsyreopløsning eller 4-5 mol/L salpetersyreopløsning. Ved udvaskning af ristet malm med svovlsyre og salpetersyre kommer cerium hovedsageligt ind i opløsningen i en tetravalent form. Førstnævnte involverer opnåelse af en sjælden jordartssulfatopløsning indeholdende 50 g/L REO ved omkring 45 ℃ og derefter produktion af ceriumdioxid ved hjælp af P204-ekstraktionsmetoden; sidstnævnte involverer fremstilling af en sjælden jordartsnitratopløsning indeholdende REO på 150-200 g/L ved en temperatur på 80-85 ℃ og derefter anvendelse af TBP-ekstraktion til at separere cerium.

Når sjældne jordartsoxider opløses med fortyndet svovlsyre eller salpetersyre, er CeO2 relativt uopløselig. Derfor skal en lille mængde flussyre tilsættes opløsningen som katalysator i den senere fase af opløsningen for at forbedre CeO2's opløselighed.

2. Oxidation af tør luft

Placer den sjældne jordartshydroxid i en tørreovn og oxider den under ventilerede forhold ved 100-120 ℃ i 16-24 timer. Oxidationsreaktionen er som følger:

4Ce(OH)3+O2+2H2O=4Ce(OH)4

Ceriums oxidationshastighed kan nå op på 97 %. Hvis oxidationstemperaturen øges yderligere til 140 ℃, kan oxidationstiden forkortes til 4-6 timer, og ceriums oxidationshastighed kan også nå op på 97% ~ 98%. Tørluftoxidationsprocessen producerer en stor mængde støv og dårlige arbejdsforhold, hvilket i øjeblikket hovedsageligt anvendes i laboratoriet.

3. Oxidation af atmosfærisk vådluft

Bland sjælden jordartshydroxid med vand for at danne en opslæmning, kontroller REO-koncentrationen til 50-70 g/l, tilsæt NaOH for at øge opslæmningens alkalinitet til 0,15-0,30 mol/l, og når opvarmet til 85 ℃, tilfør direkte luft for at oxidere alt trivalent cerium i opslæmningen til tetravalent cerium. Under oxidationsprocessen er fordampningen af ​​vand relativt stor, så en vis mængde vand bør tilsættes når som helst for at opretholde en mere stabil koncentration af sjældne jordarter. Når 40 l opslæmning oxideres i hver batch, er oxidationstiden 4-5 timer, og oxidationshastigheden for cerium kan nå 98%. Når 8 m3 sjælden jordartshydroxidopslæmning oxideres hver gang, er luftgennemstrømningshastigheden 8-12 m3/min, og oxidationstiden øges til 15 timer, kan oxidationshastigheden for cerium nå 97%~98%.

Karakteristikaene ved den atmosfæriske vådluftoxidationsmetod er: høj oxidationshastighed for cerium, stor ydelse, gode arbejdsforhold, enkel betjening, og denne metode anvendes almindeligvis i industrien til at producere rå ceriumdioxid.

4. Oxidation af tryksat vådluft

Under normalt tryk tager luftoxidation længere tid, og folk forkorter oxidationstiden ved at bruge tryk. Stigningen i lufttrykket, det vil sige stigningen i iltpartialtrykket i systemet, er befordrende for opløsningen af ​​ilt i opløsningen og diffusionen af ​​ilt til overfladen for at diffusere sjældne jordartshydroxidpartikler, hvilket accelererer oxidationsprocessen.

Bland sjælden jordartshydroxid med vand til ca. 60 g/L, juster pH-værdien til 13 med natriumhydroxid, hæv temperaturen til ca. 80 ℃, tilsæt luft til oxidation, kontroller trykket til 0,4 MPa, og oxider i 1 time. Oxidationshastigheden for cerium kan nå over 95%. I den faktiske produktion opnås oxidationsråmaterialet sjælden jordartshydroxid ved alkaliomdannelse gennem udfældning af sjælden jordartsnatriumsulfatkomplekssalt. For at forkorte processen kan udfældning af sjælden jordartsnatriumsulfatkomplekssalt og alkalisk opløsning tilsættes en tryksat oxidationstank, hvorved et bestemt tryk og temperatur opretholdes. Luft eller rig ilt kan tilføres for at omdanne de sjældne jordarter i det komplekse salt til sjældne jordartshydroxider, og samtidig kan Ce(OH)3 deri oxideres til Ce(OH)4.

Under trykforhold forbedres alkaliomdannelseshastigheden for det komplekse salt, oxidationshastigheden for cerium og oxidationshastigheden for cerium. Efter 45 minutters reaktion nåede omdannelseshastigheden for dobbeltsalt-alkali og oxidationshastigheden for cerium over 96%.