Luftoxidationsmetode er en oxidationsmetode, der udnytter ilt i luften til at oxidereceriumtil tetravalent under visse betingelser.Denne metode involverer typisk ristning af fluorcarbonceriummalmkoncentrat, sjældne jordarters oxalater og karbonater i luft (kendt som ristningsoxidation) eller ristning af sjældne jordarters hydroxider (tør luftoxidation) eller indføring af luft i sjældne jordarters hydroxider opslæmning (våd luftoxidation) til oxidation.
1、 Ristning oxidation
Ristning af fluorcarbon-ceriumkoncentratet i luft ved 500 ℃ eller ristning af Baiyunebo-koncentratet af sjældne jordarter med natriumcarbonat i luft ved 600-700 ℃.Under nedbrydningen af sjældne jordarters mineraler oxideres cerium i mineralerne til tetravalent.Metoderne til adskillelseceriumfra calcinerede produkter omfatter sjældne jordarters sulfat dobbeltsaltmetode, opløsningsmiddelekstraktionsmetode osv.
Ud over oxidationsristningen afsjælden jordkoncentrat, undergår salte som sjældne jordarters oxalat og sjældne jordarters carbonat ristningsnedbrydning i en luftatmosfære, og cerium oxideres til CeO2.For at sikre god opløselighed af den sjældne jordartoxidblanding opnået ved ristning, bør stegetemperaturen ikke være for høj, normalt mellem 700 og 800 ℃.Oxider kan opløses i 1-1,5 mol/L svovlsyreopløsning eller 4-5mol/L salpetersyreopløsning.Ved udvaskning af brændt malm med svovlsyre og salpetersyre kommer cerium hovedsageligt i opløsningen i en tetravalent form.Førstnævnte involverer opnåelse af en sjældne jordarters sulfatopløsning indeholdende 50 g/L REO ved omkring 45 ℃ og derefter fremstilling af ceriumdioxid ved hjælp af P204-ekstraktionsmetoden;Sidstnævnte involverer fremstilling af en nitratopløsning af sjældne jordarter indeholdende REO på 150-200 g/L ved en temperatur på 80-85 ℃ og derefter bruge TBP-ekstraktion til at adskille cerium.
Når sjældne jordarters oxider opløses med fortyndet svovlsyre eller salpetersyre, er CeO2 relativt uopløseligt.Derfor skal en lille mængde flussyre tilsættes opløsningen som katalysator i det senere opløsningstrin for at forbedre opløseligheden af CeO2.
2、 Tør luftoxidation
Anbring sjældne jordarters hydroxid i en tørreovn og oxider det under ventilerede forhold ved 100-120 ℃ i 16-24 timer.Oxidationsreaktionen er som følger:
4Ce(OH)3+O2+2H2O=4Ce(OH)4
Oxidationshastigheden af cerium kan nå 97%.Hvis oxidationstemperaturen øges yderligere til 140 ℃, kan oxidationstiden forkortes til 4-6 timer, og oxidationshastigheden af cerium kan også nå 97% ~ 98%.Tørluftoxidationsprocessen producerer en stor mængde støv og dårlige arbejdsforhold, som i øjeblikket hovedsageligt bruges i laboratoriet.
3、 Atmosfærisk våd luftoxidation
Bland sjældne jordarters hydroxid 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 den opvarmes til 85 ℃, tilfør luft direkte til oxider alt trivalent cerium i gyllen til tetravalent cerium.Under oxidationsprocessen er fordampningen af vand relativt stor, så en vis mængde vand bør til enhver tid suppleres for at opretholde en mere stabil koncentration af sjældne jordarter.Når 40L gylle oxideres i hver batch, er oxidationstiden 4-5 timer, og oxidationshastigheden af cerium kan nå 98%.Når 8m3 sjældne jordarters hydroxidopslæmning oxideres hver gang, er luftstrømningshastigheden 8-12m3/min, og oxidationstiden øges til 15 timer, kan oxidationshastigheden af cerium nå 97% ~ 98%.
Egenskaberne ved den atmosfæriske vådluftoxidationsmetode er: høj oxidationshastighed af cerium, stor produktion, gode arbejdsforhold, enkel betjening, og denne metode bruges almindeligvis i industrien til at producere rå ceriumdioxid.
4、 Oxidation af våd luft under tryk
Under normalt tryk tager luftoxidation længere tid, og folk forkorter oxidationstiden ved at bruge tryk.Forøgelsen af lufttrykket, det vil sige stigningen af oxygenpartialtrykket i systemet, er befordrende for opløsningen af oxygen i opløsningen og diffusionen af oxygen til overfladediffusionen af sjældne jordarters hydroxidpartikler og accelererer således oxidationsprocessen.
Bland sjældne jordarters hydroxid med vand til ca. 60 g/L, juster pH til 13 med natriumhydroxid, hæv temperaturen til ca. 80 ℃, tilfør luft til oxidation, kontroller trykket til 0,4 MPa og oxider i 1 time.Oxidationshastigheden af cerium kan nå over 95%.I den faktiske produktion opnås oxidationsråmaterialet sjældne jordarters hydroxid ved alkaliomdannelse gennem udfældning af sjældne jordarters natriumsulfatkomplekssalt.For at forkorte processen kan udfældningen af sjældne jordarters natriumsulfatkomplekssalt og alkalisk opløsning tilsættes til en oxidationstank under tryk, der opretholder et vist tryk og temperatur.Luft eller rig oxygen kan indføres for at omdanne sjældne jordarter i det komplekse salt til sjældne jordarters hydroxider, og samtidig kan Ce (OH) 3 i det oxideres til Ce (OH) 4.
Under trykforhold er alkaliomdannelseshastigheden af det komplekse salt, oxidationshastigheden af cerium og oxidationshastigheden af cerium alle forbedret.Efter 45 minutters reaktion nåede omdannelseshastigheden af dobbeltsaltalkali og oxidationshastigheden af cerium over 96%.
Indlægstid: maj-09-2023