Метод окисления воздухом — это метод окисления, при котором для окисления используется кислород воздуха.церийв четырехвалентный при определенных условиях.Этот метод обычно включает обжиг концентрата фторуглеродной цериевой руды, оксалатов редкоземельных элементов и карбонатов на воздухе (известный как обжиговое 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 фторуглеродно-цериевого концентрата на воздухе при температуре 500 ℃ или обжиг редкоземельного концентрата Байюнебо с карбонатом натрия на воздухе при 600-700 ℃.При разложении редкоземельных минералов церий в минералах окисляется до четырехвалентного.Методы разделенияцерийиз прокаленных продуктов можно назвать метод двойной соли сульфата редкоземельного элемента, метод экстракции растворителем и т. д.
Помимо окислительного обжигаредкоземельныйконцентрата, такие соли, как оксалат редкоземельных элементов и карбонат редкоземельных элементов, подвергаются разложению при обжиге в атмосфере воздуха, а церий окисляется до CeO2.Чтобы обеспечить хорошую растворимость смеси оксидов редкоземельных элементов, полученной путем обжига, температура обжига не должна быть слишком высокой, обычно между 700 и 800 ℃.Оксиды можно растворить в растворе серной кислоты с концентрацией 1–1,5 моль/л или растворе азотной кислоты с концентрацией 4–5 моль/л.При выщелачивании обожженной руды серной и азотной кислотой церий поступает в раствор преимущественно в четырехвалентной форме.Первый предполагает получение раствора сульфата редкоземельного элемента, содержащего 50 г/л РЗЭ, при температуре около 45 ℃, а затем производство диоксида церия с использованием метода экстракции P204;Последний предполагает приготовление раствора нитрата редкоземельного элемента, содержащего 150-200 г/л РЗЭ, при температуре 80-85 ℃, а затем экстракцию ТБФ для выделения церия.
Когда оксиды редкоземельных элементов растворяются разбавленной серной или азотной кислотой, CeO2 относительно нерастворим.Поэтому на более поздней стадии растворения для улучшения растворимости CeO2 в раствор необходимо добавить небольшое количество плавиковой кислоты в качестве катализатора.
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 температура окисления еще больше увеличится до 140 ℃, время окисления может быть сокращено до 4-6 часов, а степень окисления церия также может достигать 97–98%.Процесс окисления сухим воздухом приводит к образованию большого количества пыли и плохим условиям труда, которые в настоящее время используются в основном в лабораториях.
3. Окисление влажным воздухом в атмосфере.
Смешайте гидроксид редкоземельного элемента с водой, чтобы получить суспензию, доведите концентрацию РЗЭ до 50-70 г/л, добавьте NaOH, чтобы увеличить щелочность суспензии до 0,15-0,30 моль/л, а при нагревании до 85 ℃ непосредственно введите воздух в окислить весь трехвалентный церий в суспензии до четырехвалентного церия.В процессе окисления испарение воды относительно велико, поэтому в любое время следует добавлять определенное количество воды для поддержания более стабильной концентрации редкоземельных элементов.Когда в каждой партии окисляется 40 л суспензии, время окисления составляет 4-5 часов, а степень окисления церия может достигать 98%.Когда каждый раз окисляется 8 м3 суспензии гидроксида редкоземельных элементов, скорость потока воздуха составляет 8-12 м3/мин, а время окисления увеличивается до 15 часов, степень окисления церия может достигать 97% ~ 98%.
Характеристики метода атмосферного окисления влажным воздухом: высокая скорость окисления церия, большая производительность, хорошие условия труда, простота эксплуатации, и этот метод обычно используется в промышленности для производства 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 гидроксидов редкоземельных элементов, ускоряя тем самым процесс окисления.
Смешайте гидроксид редкоземельного элемента с водой примерно до 60 г/л, доведите pH до 13 с помощью гидроксида натрия, поднимите температуру примерно до 80 ℃, введите воздух для окисления, контролируйте давление на уровне 0,4 МПа и окисляйте в течение 1 часа.Степень окисления церия может достигать более 95%.В реальном производстве оксид редкоземельного сырья получают путем щелочной конверсии путем осаждения комплексной соли сульфата натрия редкоземельного элемента.Чтобы сократить процесс, осаждение соли комплекса сульфата редкоземельного натрия и щелочного раствора можно добавлять в резервуар для окисления под давлением, поддерживая определенное давление и температуру.Для превращения редкоземельного элемента в комплексной соли в гидроксиды редкоземельных элементов можно ввести воздух или богатый кислород, при этом находящийся в ней Ce(OH)3 может быть окислен до Ce(OH)4.
В условиях давления скорость щелочной конверсии комплексной соли, скорость окисления церия и скорость окисления церия улучшаются.Через 45 минут реакции степень конверсии двойной соли щелочи и степень окисления церия достигли более 96%.
Время публикации: 09 мая 2023 г.