O método de oxidación do aire é un método de oxidación que utiliza o osíxeno do aire para oxidarcerioa tetravalente baixo certas condicións. Este método implica normalmente torrar concentrado de mineral de cerio fluorocarbonado, oxalatos e carbonatos de terras raras ao aire (coñecido como oxidación por torrado) ou torrar hidróxidos de terras raras (oxidación por aire seco) ou introducir aire nunha suspensión de hidróxidos de terras raras (oxidación por aire húmido) para a súa oxidación.
1. Oxidación por torrado
Torrar o concentrado de cerio fluorado ao aire a 500 ℃ ou torrar o concentrado de terras raras de Baiyunebo con carbonato de sodio ao aire a 600-700 ℃. Durante a descomposición dos minerais de terras raras, o cerio presente nos minerais oxídase a tetravalente. Os métodos de separación...cerioa partir de produtos calcinados inclúen o método de dobre sal de sulfato de terras raras, o método de extracción con solventes, etc.
Ademais da torrada por oxidación deterras rarasconcentrado, sales como o oxalato de terras raras e carbonato de terras raras sofren descomposición por torrefacción nunha atmosfera de aire, e o cerio oxídase a CeO2. Para garantir unha boa solubilidade da mestura de óxido de terras raras obtida por torrefacción, a temperatura de torrefacción non debe ser demasiado alta, normalmente entre 700 e 800 ℃. Os óxidos pódense disolver nunha solución de ácido sulfúrico de 1-1,5 mol/L ou nunha solución de ácido nítrico de 4-5 mol/L. Ao lixiviar mineral torrado con ácido sulfúrico e ácido nítrico, o cerio entra principalmente na solución en forma tetravalente. O primeiro implica obter unha solución de sulfato de terras raras que contén 50 g/L de REO a uns 45 ℃ e despois producir dióxido de cerio usando o método de extracción P204; o segundo implica preparar unha solución de nitrato de terras raras que contén REO de 150-200 g/L a unha temperatura de 80-85 ℃ e despois usar a extracción TBP para separar o cerio.
Cando os óxidos de terras raras se disolven con ácido sulfúrico diluído ou ácido nítrico, o CeO2 é relativamente insoluble. Polo tanto, é necesario engadir unha pequena cantidade de ácido fluorhídrico á solución como catalizador na fase posterior da disolución para mellorar a solubilidade do CeO2.
2. Oxidación por aire seco
Colocar o hidróxido de terras raras nun forno de secado e oxidalo en condicións ventiladas a 100-120 ℃ durante 16-24 horas. A reacción de oxidación é a seguinte:
4Ce(OH)3+O2+2H2O=4Ce(OH)4
A taxa de oxidación do cerio pode chegar ao 97 %. Se a temperatura de oxidación se aumenta aínda máis a 140 ℃, o tempo de oxidación pode reducirse a 4-6 horas e a taxa de oxidación do cerio tamén pode chegar ao 97 % ~ 98 %. O proceso de oxidación ao aire seco produce unha gran cantidade de po e malas condicións de traballo, que actualmente se usan principalmente no laboratorio.
3. Oxidación por aire húmido atmosférico
Mesturar hidróxido de terras raras con auga para formar unha suspensión, controlar a concentración de REO a 50-70 g/L, engadir NaOH para aumentar a alcalinidade da suspensión a 0,15-0,30 mol/L e, cando se quenta a 85 ℃, introducir directamente aire para oxidar todo o cerio trivalente da suspensión a cerio tetravalente. Durante o proceso de oxidación, a evaporación da auga é relativamente grande, polo que se debe engadir unha certa cantidade de auga en calquera momento para manter unha concentración máis estable de terras raras. Cando se oxidan 40 L de suspensión en cada lote, o tempo de oxidación é de 4-5 horas e a taxa de oxidación do cerio pode alcanzar o 98 %. Cando se oxidan 8 m3 de suspensión de hidróxido de terras raras cada vez, o caudal de aire é de 8-12 m3/min e o tempo de oxidación aumenta a 15 h, a taxa de oxidación do cerio pode alcanzar o 97 % ~ 98 %.
As características do método de oxidación por aire húmido atmosférico son: alta taxa de oxidación do cerio, gran produción, boas condicións de traballo, operación sinxela e este método úsase habitualmente na industria para producir dióxido de cerio bruto.
4. Oxidación por aire húmido a presión
A presión normal, a oxidación do aire leva máis tempo e as persoas acurtan o tempo de oxidación usando presión. O aumento da presión do aire, é dicir, o aumento da presión parcial de osíxeno no sistema, favorece a disolución do osíxeno na solución e a difusión do osíxeno á superficie das partículas de hidróxido de terras raras, acelerando así o proceso de oxidación.
Mesturar hidróxido de terras raras con auga ata aproximadamente 60 g/L, axustar o pH a 13 con hidróxido de sodio, aumentar a temperatura a aproximadamente 80 ℃, introducir aire para a oxidación, controlar a presión a 0,4 MPa e oxidar durante 1 hora. A taxa de oxidación do cerio pode superar o 95 %. Na produción real, o hidróxido de terras raras, materia prima de oxidación, obtense por conversión alcalina mediante precipitación da sal complexa de sulfato de sodio de terras raras. Para acurtar o proceso, a precipitación da sal complexa de sulfato de sodio de terras raras e a solución alcalina poden engadirse a un tanque de oxidación presurizado, mantendo unha determinada presión e temperatura. Pode introducirse aire ou osíxeno rico para converter as terras raras do sal complexo en hidróxidos de terras raras e, ao mesmo tempo, o Ce(OH)3 que contén pode oxidarse a Ce(OH)4.
En condicións presurizadas, a taxa de conversión alcalina do sal complexo, a taxa de oxidación do cerio e a taxa de oxidación do cerio melloran. Despois de 45 minutos de reacción, a taxa de conversión alcalina do sal dobre e a taxa de oxidación do cerio alcanzaron máis do 96 %.
Data de publicación: 09 de maio de 2023