Luchtoxidatiemethode is een oxidatiemethode waarbij zuurstof in de lucht wordt gebruikt om te oxiderenceriumonder bepaalde omstandigheden tetravalent. Deze methode omvat doorgaans het roosteren van fluorkoolwaterstofceriumertsconcentraat, zeldzame aardoxalaten en carbonaten in lucht (bekend als roostoxidatie) of het roosten van zeldzame aardhydroxiden (droge luchtoxidatie) of het inbrengen van lucht in de slurry van zeldzame aardhydroxiden (natte luchtoxidatie) voor oxidatie.
1 、 Roosterende oxidatie
Roosteren van het fluorkoolwaterstofceriumconcentraat in lucht bij 500 ℃ of roosteren van het Baiyunebo zeldzame aardenconcentraat met natriumcarbonaat in lucht bij 600-700 ℃. Tijdens de ontbinding van zeldzame aardmineralen wordt cerium in de mineralen geoxideerd tot vierwaardig. De methoden voor het scheidenceriumvan gecalcineerde producten omvatten de zeldzame aardsulfaat-dubbelzoutmethode, oplosmiddelextractiemethode, enz.
Naast het oxidatiebranden vanzeldzame aardeconcentraat ondergaan zouten zoals zeldzame aardoxalaat en zeldzame aardcarbonaat ontleding door roosten in een luchtatmosfeer, en wordt cerium geoxideerd tot CeO2. Om een goede oplosbaarheid van het door roosten verkregen mengsel van zeldzame aardoxide te garanderen, mag de roosttemperatuur niet te hoog zijn, meestal tussen 700 en 800 ℃. Oxiden kunnen worden opgelost in een zwavelzuuroplossing van 1-1,5 mol/l of een salpeterzuuroplossing van 4-5 mol/l. Bij het uitlogen van gebrand erts met zwavelzuur en salpeterzuur komt cerium voornamelijk in vierwaardige vorm in de oplossing. De eerste omvat het verkrijgen van een zeldzame aardsulfaatoplossing die 50 g/L REO bevat bij ongeveer 45 ℃, en vervolgens het produceren van ceriumdioxide met behulp van de P204-extractiemethode; Dit laatste omvat het bereiden van een oplossing van zeldzame aardnitraat die REO van 150-200 g/l bevat bij een temperatuur van 80-85 ℃, en vervolgens het gebruik van TBP-extractie om cerium te scheiden.
Wanneer zeldzame aardoxides worden opgelost met verdund zwavelzuur of salpeterzuur, is CeO2 relatief onoplosbaar. Daarom moet in de latere fase van het oplossen een kleine hoeveelheid fluorwaterstofzuur als katalysator aan de oplossing worden toegevoegd om de oplosbaarheid van CeO2 te verbeteren.
2, Droge luchtoxidatie
Plaats het zeldzame aardhydroxide in een droogoven en oxideer het onder geventileerde omstandigheden bij 100-120 ℃ gedurende 16-24 uur. De oxidatiereactie is als volgt:
4Ce(OH)3+O2+2H2O=4Ce(OH)4
De oxidatiesnelheid van cerium kan 97% bereiken. Als de oxidatietemperatuur verder wordt verhoogd tot 140 ℃, kan de oxidatietijd worden verkort tot 4-6 uur en kan de oxidatiesnelheid van cerium ook 97% ~ 98% bereiken. Het droge luchtoxidatieproces levert een grote hoeveelheid stof en slechte arbeidsomstandigheden op, die momenteel vooral in het laboratorium worden gebruikt.
3. Atmosferische natte luchtoxidatie
Meng zeldzame aardhydroxide met water om een slurry te vormen, controleer de REO-concentratie op 50-70 g/l, voeg NaOH toe om de alkaliteit van de slurry te verhogen tot 0,15-0,30 mol/l, en wanneer verwarmd tot 85 ℃, voer er direct lucht in alle driewaardige cerium in de slurry oxideren tot tetravalente cerium. Tijdens het oxidatieproces is de verdamping van water relatief groot, dus er moet op elk moment een bepaalde hoeveelheid water worden aangevuld om een stabielere concentratie zeldzame aardmetalen te behouden. Wanneer in elke batch 40 liter slurry wordt geoxideerd, bedraagt de oxidatietijd 4-5 uur en kan de oxidatiesnelheid van cerium 98% bereiken. Wanneer elke keer 8 m3 zeldzame aardhydroxide-slurry wordt geoxideerd, is het luchtdebiet 8-12 m3/min en wordt de oxidatietijd verlengd tot 15 uur, kan de oxidatiesnelheid van cerium 97% ~ 98% bereiken.
De kenmerken van de atmosferische natte luchtoxidatiemethode zijn: hoge oxidatiesnelheid van cerium, grote output, goede werkomstandigheden, eenvoudige bediening, en deze methode wordt in de industrie vaak gebruikt om ruw ceriumdioxide te produceren.
4. Natte luchtoxidatie onder druk
Onder normale druk duurt de oxidatie van lucht langer, en mensen verkorten de oxidatietijd door druk uit te oefenen. De toename van de luchtdruk, dat wil zeggen de toename van de partiële zuurstofdruk in het systeem, is bevorderlijk voor het oplossen van zuurstof in de oplossing en de diffusie van zuurstof naar de oppervlaktediffusie van zeldzame aardhydroxidedeeltjes, waardoor het oxidatieproces wordt versneld.
Meng zeldzame aardhydroxide met water tot ongeveer 60 g/l, pas de pH aan op 13 met natriumhydroxide, verhoog de temperatuur tot ongeveer 80 ℃, introduceer lucht voor oxidatie, controleer de druk op 0,4 MPa en oxideer gedurende 1 uur. De oxidatiesnelheid van cerium kan meer dan 95% bereiken. Bij de feitelijke productie wordt de oxidatiegrondstof zeldzame aardmetaalhydroxide verkregen door alkali-omzetting door precipitatie van zeldzaam aardnatriumsulfaatcomplexzout. Om het proces te verkorten, kan de precipitatie van zeldzaam aardnatriumsulfaatcomplexzout en alkalische oplossing worden toegevoegd aan een onder druk staande oxidatietank, waarbij een bepaalde druk en temperatuur wordt gehandhaafd. Lucht of rijke zuurstof kan worden geïntroduceerd om de zeldzame aarde in het complexe zout om te zetten in zeldzame aardhydroxiden, en tegelijkertijd kan Ce (OH) 3 daarin worden geoxideerd tot Ce (OH) 4.
Onder drukomstandigheden worden de alkali-omzettingssnelheid van het complexe zout, de oxidatiesnelheid van cerium en de oxidatiesnelheid van cerium allemaal verbeterd. Na 45 minuten reactie bereikten de omzettingssnelheid van dubbelzoutalkali en de oxidatiesnelheid van cerium meer dan 96%.
Posttijd: 09 mei 2023