Luftoxidationsmetoden är en oxidationsmetod som använder syre i luften för att oxideraceriumtill fyrvärda under vissa förhållanden. Denna metod innefattar vanligtvis röstning av fluorkolceriummalmskoncentrat, sällsynta jordartsmetalloxalater och karbonater i luft (känd som röstningsoxidation) eller röstning av sällsynta jordartsmetallhydroxider (torrluftoxidation) eller införande av luft i uppslamningen av sällsynta jordartsmetallhydroxider (våtluftoxidation) för oxidation.
1. Rostningoxidation
Rostning av fluorkol-ceriumkoncentratet i luft vid 500 ℃ eller rostning av Baiyunebo-sällsynta jordartsmetallkoncentratet med natriumkarbonat i luft vid 600–700 ℃. Under nedbrytningen av sällsynta jordartsmetaller oxideras cerium i mineralerna till fyrvärt. Metoderna för separationceriumfrån kalcinerade produkter inkluderar sällsynta jordartsmetallsulfat-dubbelsaltmetoden, lösningsmedelsextraktionsmetoden etc.
Utöver oxidationsröstning avsällsynta jordartsmetallerI koncentrat genomgår salter som sällsynta jordartsmetaller som oxalat och karbonat från sällsynta jordartsmetaller rostning i luftatmosfär, och cerium oxideras till CeO2. För att säkerställa god löslighet hos den sällsynta jordartsmetalloxidblandning som erhålls genom rostning bör rostningstemperaturen inte vara för hög, vanligtvis mellan 700 och 800 ℃. Oxider kan lösas i 1-1,5 mol/L svavelsyralösning eller 4-5 mol/L salpetersyralösning. Vid urlakning av rostad malm med svavelsyra och salpetersyra kommer cerium huvudsakligen in i lösningen i fyrvärd form. Det förra innebär att man erhåller en sällsynt jordartsmetallsulfatlösning innehållande 50 g/L REO vid cirka 45 ℃, och sedan producerar ceriumdioxid med hjälp av P204-extraktionsmetoden; det senare innebär att man framställer en sällsynt jordartsmetallnitratlösning innehållande REO på 150-200 g/L vid en temperatur på 80-85 ℃, och sedan använder TBP-extraktion för att separera cerium.
När sällsynta jordartsmetalloxider löses upp med utspädd svavelsyra eller salpetersyra är CeO2 relativt olöslig. Därför behöver en liten mängd fluorvätesyra tillsättas lösningen som katalysator i det senare skedet av upplösningen för att förbättra CeO2:s löslighet.
2、 Oxidation av torr luft
Placera den sällsynta jordartsmetallhydroxiden i en torkugn och oxidera den under ventilerade förhållanden vid 100-120 ℃ i 16-24 timmar. Oxidationsreaktionen är som följer:
4Ce(OH)3+O2+2H2O=4Ce(OH)4
Ceriums oxidationshastighet kan nå 97 %. Om oxidationstemperaturen ökas ytterligare till 140 ℃ kan oxidationstiden förkortas till 4-6 timmar, och ceriums oxidationshastighet kan också nå 97% ~ 98%. Torrluftsoxidationsprocessen producerar en stor mängd damm och dåliga arbetsförhållanden, vilket för närvarande huvudsakligen används i laboratorier.
3. Oxidation av atmosfärisk våtluft
Blanda sällsynt jordartsmetallhydroxid med vatten för att bilda en uppslamning, kontrollera REO-koncentrationen till 50-70 g/L, tillsätt NaOH för att öka slammets alkalinitet till 0,15-0,30 mol/L, och vid uppvärmning till 85 ℃, tillsätt direkt luft för att oxidera allt trevärt cerium i uppslamningen till fyrvärt cerium. Under oxidationsprocessen är avdunstningen av vatten relativt stor, så en viss mängd vatten bör tillsättas när som helst för att upprätthålla en mer stabil koncentration av sällsynta jordartsmetaller. När 40 l uppslamning oxideras i varje sats är oxidationstiden 4-5 timmar, och oxidationshastigheten för cerium kan nå 98 %. När 8 m3 sällsynt jordartsmetallhydroxiduppslamning oxideras varje gång är luftflödeshastigheten 8-12 m3/min, och oxidationstiden ökas till 15 timmar, kan oxidationshastigheten för cerium nå 97%~98 %.
Egenskaperna hos den atmosfäriska våtluftsoxidationsmetoden är: hög oxidationshastighet för cerium, stor produktion, goda arbetsförhållanden, enkel drift, och denna metod används ofta inom industrin för att producera rå ceriumdioxid.
4、 Trycksatt våtluftoxidation
Under normalt tryck tar luftoxidation längre tid, och människor förkortar oxidationstiden genom att använda tryck. Ökningen av lufttrycket, det vill säga ökningen av syrets partialtryck i systemet, bidrar till upplösning av syre i lösningen och diffusion av sällsynta jordartsmetallpartiklar av syre till ytan, vilket accelererar oxidationsprocessen.
Blanda sällsynt jordartsmetallhydroxid med vatten till cirka 60 g/L, justera pH-värdet till 13 med natriumhydroxid, höj temperaturen till cirka 80 ℃, tillsätt luft för oxidation, kontrollera trycket till 0,4 MPa och oxidera i 1 timme. Oxidationshastigheten för cerium kan nå över 95 %. I den faktiska produktionen erhålls oxidationsråvaran sällsynt jordartsmetallhydroxid genom alkaliomvandling genom utfällning av sällsynt jordartsmetallsnatriumsulfatkomplexsalt. För att förkorta processen kan utfällning av sällsynt jordartsmetallsnatriumsulfatkomplexsalt och alkalisk lösning tillsättas till en trycksatt oxidationstank, medan ett visst tryck och temperatur bibehålls. Luft eller rikt syre kan tillsättas för att omvandla de sällsynta jordartsmetallerna i komplexsaltet till sällsynta jordartsmetallhydroxider, och samtidigt kan Ce(OH)3 i den oxideras till Ce(OH)4.
Under tryckförhållanden förbättras alkaliomvandlingshastigheten för det komplexa saltet, oxidationshastigheten för cerium och oxidationshastigheten för cerium. Efter 45 minuters reaktion nådde omvandlingshastigheten för dubbelsaltalkali och oxidationshastigheten för cerium över 96 %.
Publiceringstid: 9 maj 2023