De luchtoxidatiemethode is een oxidatiemethode waarbij zuurstof in de lucht wordt gebruikt om te oxiderenceriumOnder bepaalde omstandigheden tot tetravalent. Deze methode omvat doorgaans het roosteren van fluorkoolstofceriumertsconcentraat, zeldzame aardenoxalaten en carbonaten in de lucht (ook wel roostoxidatie genoemd), het roosteren van zeldzame aardenhydroxiden (droge luchtoxidatie) of het toevoegen van lucht aan een slurry met zeldzame aardenhydroxiden (natte luchtoxidatie) voor oxidatie.
1、 Roostende oxidatie
Roosteren van het fluorkoolstofceriumconcentraat in lucht bij 500 °C of roosteren van het Baiyunebo-concentraat van zeldzame aarden met natriumcarbonaat in lucht bij 600-700 °C. Tijdens de ontleding van zeldzame aarden wordt het cerium in de mineralen geoxideerd tot vierwaardig. De methoden voor het scheiden vanceriumvan gecalcineerde producten omvatten zeldzame aardesulfaat-dubbelzoutmethode, oplosmiddelextractiemethode, enz.
Naast het oxidatieroosteren vanzeldzame aardeconcentraat, zouten zoals zeldzame aarde oxalaat en zeldzame aarde carbonaat ondergaan roostende ontleding in een luchtatmosfeer, en cerium wordt geoxideerd tot CeO2. Om een goede oplosbaarheid van het door roosten verkregen zeldzame aarde oxidemengsel te garanderen, mag de roosttemperatuur niet te hoog zijn, gewoonlijk tussen 700 en 800 ℃. Oxiden kunnen worden opgelost in 1-1,5 mol/l zwavelzuuroplossing of 4-5 mol/l salpeterzuuroplossing. Bij het uitlogen van geroosterd erts met zwavelzuur en salpeterzuur, komt cerium voornamelijk in een tetravalente vorm in de oplossing terecht. De eerste omvat het verkrijgen van een zeldzame aarde sulfaatoplossing met 50 g/l REO bij ongeveer 45 ℃, en vervolgens het produceren van ceriumdioxide met behulp van de P2O4 extractiemethode; Bij dit laatste wordt een oplossing van zeldzame aarden-nitraat bereid die 150-200 g/L REO bevat bij een temperatuur van 80-85 ℃. Vervolgens wordt TBP-extractie toegepast om cerium af te scheiden.
Wanneer zeldzame aardoxiden worden opgelost met verdund zwavelzuur of salpeterzuur, is CeO2 relatief onoplosbaar. Daarom moet in een later stadium van het oplossen een kleine hoeveelheid waterstoffluoride als katalysator aan de oplossing worden toegevoegd om de oplosbaarheid van CeO2 te verbeteren.
2. Droge luchtoxidatie
Plaats de zeldzame-aardehydroxide in een droogoven en oxideer het onder geventileerde omstandigheden bij 100-120 °C gedurende 16-24 uur. De oxidatiereactie verloopt 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 °C, kan de oxidatietijd worden verkort tot 4-6 uur en kan de oxidatiesnelheid van cerium ook 97% tot 98% bereiken. Het oxidatieproces met droge lucht produceert veel stof en slechte arbeidsomstandigheden, die momenteel voornamelijk in laboratoria worden toegepast.
3、 Oxidatie van atmosferische natte lucht
Meng zeldzame aardhydroxide met water tot een slurry, regel de REO-concentratie tot 50-70 g/l, voeg NaOH toe om de alkaliteit van de slurry te verhogen tot 0,15-0,30 mol/l en voeg, wanneer verhit tot 85 °C, direct lucht toe om al het driewaardige cerium in de slurry te oxideren tot vierwaardig cerium. Tijdens het oxidatieproces is de waterverdamping relatief groot, dus moet er te allen tijde een bepaalde hoeveelheid water worden toegevoegd om een stabielere concentratie zeldzame aarden te behouden. Wanneer 40 l slurry per batch wordt geoxideerd, bedraagt de oxidatietijd 4-5 uur en kan de oxidatiesnelheid van cerium 98% bereiken. Wanneer er per keer 8 m3 zeldzame aardhydroxide-slurry wordt geoxideerd, bedraagt de luchtstroom 8-12 m3/minuut en wordt de oxidatietijd verhoogd tot 15 uur. De oxidatiesnelheid van cerium kan dan 97%~98% bedragen.
De kenmerken van de atmosferische natte-luchtoxidatiemethode zijn: een hoge oxidatiesnelheid van cerium, een grote opbrengst, goede werkomstandigheden, eenvoudige bediening. Deze methode wordt veel gebruikt in de industrie om ruw ceriumdioxide te produceren.
4、 Oxidatie van natte lucht onder druk
Onder normale druk duurt oxidatie aan de lucht langer, en mensen verkorten de oxidatietijd door druk te gebruiken. De verhoging van de luchtdruk, oftewel de toename van de partiële zuurstofdruk in het systeem, bevordert de oplossing van zuurstof in de oplossing en de diffusie van zuurstof naar het oppervlak van zeldzame-aardehydroxidedeeltjes, waardoor het oxidatieproces wordt versneld.
Meng zeldzame aardenhydroxide met water tot ongeveer 60 g/l, pas de pH aan tot 13 met natriumhydroxide, verhoog de temperatuur tot ongeveer 80 ℃, voeg lucht toe voor oxidatie, regel de druk op 0,4 MPa en oxideer gedurende 1 uur. De oxidatiesnelheid van cerium kan oplopen tot meer dan 95%. Tijdens de daadwerkelijke productie wordt de oxidatiegrondstof zeldzame aardenhydroxide verkregen door alkalische omzetting door precipitatie van zeldzame aarden natriumsulfaatcomplex zout. Om het proces te verkorten, kunnen de precipitatie van zeldzame aarden natriumsulfaatcomplex zout 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 toegevoegd om de zeldzame aarden in het complex zout om te zetten in zeldzame aarden hydroxiden, en tegelijkertijd kan Ce (OH) 3 erin worden geoxideerd tot Ce (OH) 4.
Onder hoge druk verbeteren zowel de omzettingssnelheid van het complexe zout als de oxidatiesnelheid van cerium en de oxidatiesnelheid van cerium. Na 45 minuten reactie bereikten de omzettingssnelheid van dubbelzoutalkali en de oxidatiesnelheid van cerium meer dan 96%.
Geplaatst op: 9 mei 2023