Метод окисления воздухом — это метод окисления, при котором для окисления используется кислород воздуха.церийдо четырехвалентного при определенных условиях. Этот метод обычно включает обжиг концентрата фторуглеродной цериевой руды, оксалатов редкоземельных элементов и карбонатов на воздухе (известный как обжиг-окисление) или обжиг гидроксидов редкоземельных элементов (окисление сухим воздухом) или введение воздуха в суспензию гидроксидов редкоземельных элементов (окисление влажным воздухом) для окисления.
1. Окисление при обжиге
Обжиг концентрата фторуглеродного церия на воздухе при 500 ℃ или обжиг концентрата редкоземельных металлов Байюнебо с карбонатом натрия на воздухе при 600-700 ℃. В процессе разложения редкоземельных минералов церий в минералах окисляется до четырехвалентного. Методы разделенияцерийиз прокаленных продуктов можно использовать метод двойной соли сульфата редкоземельных земель, метод экстракции растворителем и т. д.
В дополнение к окислительному обжигуредкоземельныйконцентрат, соли, такие как оксалат редкоземельных металлов и карбонат редкоземельных металлов, подвергаются разложению при обжиге в воздушной атмосфере, а церий окисляется до CeO2. Чтобы обеспечить хорошую растворимость смеси оксидов редкоземельных металлов, полученной при обжиге, температура обжига не должна быть слишком высокой, обычно между 700 и 800 ℃. Оксиды можно растворять в растворе серной кислоты 1-1,5 моль/л или растворе азотной кислоты 4-5 моль/л. При выщелачивании обожженной руды серной кислотой и азотной кислотой церий в основном поступает в раствор в четырехвалентной форме. Первый способ включает получение раствора сульфата редкоземельных металлов, содержащего 50 г/л REO при температуре около 45 ℃, а затем получение диоксида церия с использованием метода экстракции P2O4; Последний способ включает приготовление раствора нитрата редкоземельных металлов, содержащего 150–200 г/л РЗЭ, при температуре 80–85 ℃, а затем использование экстракции ТБФ для отделения церия.
При растворении оксидов редкоземельных металлов в разбавленной серной или азотной кислоте CeO2 относительно нерастворим. Поэтому на поздней стадии растворения необходимо добавить в раствор небольшое количество плавиковой кислоты в качестве катализатора для улучшения растворимости CeO2.
2. Окисление сухим воздухом
Поместите гидроксид редкоземельного элемента в сушильную печь и окислите его в вентилируемых условиях при температуре 100-120 ℃ в течение 16-24 часов. Реакция окисления выглядит следующим образом:
4Ce(OH)3+O2+2H2O=4Ce(OH)4
Степень окисления церия может достигать 97%. Если температуру окисления дополнительно повысить до 140 ℃, время окисления можно сократить до 4-6 часов, а степень окисления церия также может достичь 97%~98%. Процесс окисления сухим воздухом приводит к образованию большого количества пыли и плохим условиям труда, которые в настоящее время в основном используются в лабораторных условиях.
3. Окисление влажного воздуха в атмосфере
Смешайте гидроксид редкоземельных элементов с водой, чтобы сформировать пульпу, контролируйте концентрацию REO до 50-70 г/л, добавьте NaOH, чтобы увеличить щелочность пульпы до 0,15-0,30 моль/л, и при нагревании до 85 ℃ напрямую введите воздух, чтобы окислить весь трехвалентный церий в пульпе до четырехвалентного церия. В процессе окисления испарение воды относительно велико, поэтому определенное количество воды следует добавлять в любое время, чтобы поддерживать более стабильную концентрацию редкоземельных элементов. Когда 40 л пульпы окисляется в каждой партии, время окисления составляет 4-5 часов, а степень окисления церия может достигать 98%. При окислении 8 м3 пульпы гидроксида редкоземельных металлов каждый раз, расходе воздуха 8-12 м3/мин, а времени окисления, увеличенном до 15 часов, степень окисления церия может достичь 97%~98%.
Характеристики метода окисления влажным воздухом в атмосфере: высокая скорость окисления церия, большой выход, хорошие условия труда, простота эксплуатации, и этот метод широко используется в промышленности для получения сырого диоксида церия.
4. Окисление влажным воздухом под давлением
При нормальном давлении окисление воздухом занимает больше времени, и люди сокращают время окисления, используя давление. Увеличение давления воздуха, то есть увеличение парциального давления кислорода в системе, способствует растворению кислорода в растворе и диффузии кислорода к поверхностной диффузии частиц гидроксида редкоземельных элементов, тем самым ускоряя процесс окисления.
Смешайте гидроксид редкоземельных металлов с водой до концентрации около 60 г/л, отрегулируйте pH до 13 с помощью гидроксида натрия, поднимите температуру до около 80 ℃, введите воздух для окисления, контролируйте давление на уровне 0,4 МПа и окисляйте в течение 1 часа. Скорость окисления церия может достигать более 95%. В реальном производстве оксидантный гидроксид редкоземельных металлов получают путем щелочной конверсии путем осаждения соли комплекса сульфата натрия редкоземельных металлов. Чтобы сократить процесс, осаждение соли комплекса сульфата натрия редкоземельных металлов и щелочной раствор можно добавить в резервуар для окисления под давлением, поддерживая определенное давление и температуру. Воздух или богатый кислород можно ввести для преобразования редкоземельных металлов в комплексной соли в гидроксиды редкоземельных металлов, и в то же время Ce (OH) 3 в нем может быть окислен до Ce (OH) 4.
В условиях давления скорость конверсии щелочи комплексной соли, скорость окисления церия и скорость окисления церия улучшаются. После 45 минут реакции скорость конверсии двойной соли щелочи и скорость окисления церия достигли более 96%.
Время публикации: 09-05-2023