El mètode d'oxidació de l'aire és un mètode d'oxidació que utilitza l'oxigen de l'aire per oxidarceria tetravalent sota certes condicions. Aquest mètode normalment implica torrefacció de concentrat de mineral de ceri fluorocarbonitzat, oxalats de terres rares i carbonats a l'aire (conegut com a oxidació per torrefacció) o torrefacció d'hidròxids de terres rares (oxidació per aire sec) o introducció d'aire en una suspensió d'hidròxids de terres rares (oxidació per aire humit) per a l'oxidació.
1. Oxidació per torrat
Torrefacció del concentrat de ceri fluorocarbonitzat a l'aire a 500 ℃ o torrefacció del concentrat de terres rares de Baiyunebo amb carbonat de sodi a l'aire a 600-700 ℃. Durant la descomposició dels minerals de terres rares, el ceri dels minerals s'oxida a tetravalent. Els mètodes de separacióceria partir de productes calcinats inclouen el mètode de doble sal de sulfat de terres rares, el mètode d'extracció amb dissolvent, etc.
A més de la torrada per oxidació deterres raresconcentrat, sals com l'oxalat de terres rares i el carbonat de terres rares es descomponen per torrefacció en una atmosfera d'aire, i el ceri s'oxida a CeO2. Per garantir una bona solubilitat de la barreja d'òxids de terres rares obtinguda per torrefacció, la temperatura de torrefacció no ha de ser massa alta, normalment entre 700 i 800 ℃. Els òxids es poden dissoldre en una solució d'àcid sulfúric d'1-1,5 mol/L o en una solució d'àcid nítric de 4-5 mol/L. Quan es lixivia el mineral torrat amb àcid sulfúric i àcid nítric, el ceri entra principalment a la solució en forma tetravalent. El primer consisteix a obtenir una solució de sulfat de terres rares que conté 50 g/L de REO a uns 45 ℃ i després produir diòxid de ceri mitjançant el mètode d'extracció P204; el segon consisteix a preparar una solució de nitrat de terres rares que conté REO de 150-200 g/L a una temperatura de 80-85 ℃ i després utilitzar l'extracció TBP per separar el ceri.
Quan els òxids de terres rares es dissolen amb àcid sulfúric diluït o àcid nítric, el CeO2 és relativament insoluble. Per tant, cal afegir una petita quantitat d'àcid fluorhídric a la solució com a catalitzador en la fase posterior de dissolució per millorar la solubilitat del CeO2.
2. Oxidació per aire sec
Col·loqueu l'hidròxid de terres rares en un forn d'assecat i oxideu-lo en condicions ventilades a 100-120 ℃ durant 16-24 hores. La reacció d'oxidació és la següent:
4Ce(OH)3+O2+2H2O=4Ce(OH)4
La taxa d'oxidació del ceri pot arribar al 97%. Si la temperatura d'oxidació s'augmenta encara més a 140 ℃, el temps d'oxidació es pot escurçar a 4-6 hores, i la taxa d'oxidació del ceri també pot arribar al 97% ~ 98%. El procés d'oxidació a l'aire sec produeix una gran quantitat de pols i males condicions de treball, que actualment s'utilitzen principalment al laboratori.
3. Oxidació per aire humit atmosfèric
Barregeu hidròxid de terres rares amb aigua per formar una suspensió, controleu la concentració de REO a 50-70 g/L, afegiu NaOH per augmentar l'alcalinitat de la suspensió a 0,15-0,30 mol/L i, quan s'escalfa a 85 ℃, introduïu directament aire per oxidar tot el ceri trivalent de la suspensió a ceri tetravalent. Durant el procés d'oxidació, l'evaporació de l'aigua és relativament gran, per la qual cosa s'ha de complementar una certa quantitat d'aigua en qualsevol moment per mantenir una concentració més estable de terres rares. Quan s'oxiden 40 L de suspensió en cada lot, el temps d'oxidació és de 4-5 hores i la velocitat d'oxidació del ceri pot arribar al 98%. Quan s'oxiden 8 m3 de suspensió d'hidròxid de terres rares cada vegada, el cabal d'aire és de 8-12 m3/min i el temps d'oxidació s'augmenta a 15 h, la velocitat d'oxidació del ceri pot arribar al 97% ~ 98%.
Les característiques del mètode d'oxidació per aire humit atmosfèric són: alta taxa d'oxidació del ceri, gran producció, bones condicions de treball, funcionament senzill i aquest mètode s'utilitza habitualment a la indústria per produir diòxid de ceri cru.
4. Oxidació per aire humit a pressió
Sota pressió normal, l'oxidació de l'aire triga més temps i les persones escurcen el temps d'oxidació utilitzant pressió. L'augment de la pressió de l'aire, és a dir, l'augment de la pressió parcial d'oxigen al sistema, afavoreix la dissolució de l'oxigen a la solució i la difusió de l'oxigen a la superfície de partícules d'hidròxid de terres rares, accelerant així el procés d'oxidació.
Barregeu hidròxid de terres rares amb aigua fins a uns 60 g/L, ajusteu el pH a 13 amb hidròxid de sodi, augmenteu la temperatura a uns 80 ℃, introduïu aire per a l'oxidació, controleu la pressió a 0,4 MPa i oxideu durant 1 hora. La velocitat d'oxidació del ceri pot arribar a superar el 95%. En la producció real, l'hidròxid de terres rares, la matèria primera d'oxidació, s'obté per conversió alcalina mitjançant la precipitació de la sal complexa de sulfat de sodi de terres rares. Per escurçar el procés, es pot afegir la precipitació de la sal complexa de sulfat de sodi de terres rares i la solució alcalina a un tanc d'oxidació pressuritzat, mantenint una certa pressió i temperatura. Es pot introduir aire o oxigen ric per convertir la terra rara de la sal complexa en hidròxids de terres rares i, al mateix temps, el Ce(OH)3 que conté es pot oxidar a Ce(OH)4.
En condicions de pressió, la taxa de conversió alcalina de la sal complexa, la taxa d'oxidació del ceri i la taxa d'oxidació del ceri milloren. Després de 45 minuts de reacció, la taxa de conversió de la sal doble alcalina i la taxa d'oxidació del ceri van superar el 96%.
Data de publicació: 09 de maig de 2023