Gaisa oksidēšanas metode ir oksidēšanas metode, kurā oksidēšanai izmanto gaisā esošo skābekli.cērijslīdz tetravalentam noteiktos apstākļos. Šī metode parasti ietver fluorogļūdeņraža cērija rūdas koncentrāta, retzemju oksalātu un karbonātu apdedzināšanu gaisā (saukta par apdedzināšanas oksidāciju) vai retzemju hidroksīdu apdedzināšanu (sausā gaisa oksidēšana), vai gaisa ievadīšanu retzemju hidroksīdu suspensijā (slapjā gaisa oksidēšana) oksidēšanai.
1. Grauzdēšanas oksidēšanās
Fluorogļūdeņraža cērija koncentrāta apdedzināšana gaisā 500 ℃ temperatūrā vai Baiyunebo retzemju koncentrāta apdedzināšana ar nātrija karbonātu gaisā 600–700 ℃ temperatūrā. Retzemju minerālu sadalīšanās laikā minerālos esošais cērijs tiek oksidēts līdz tetravalentam. Atdalīšanas metodescērijsNo kalcinētiem produktiem var iegūt retzemju sulfāta dubultsāls metodi, šķīdinātāja ekstrakcijas metodi utt.
Papildus oksidācijas grauzdēšanairetzemjuKoncentrātā sāļi, piemēram, retzemju oksalāts un retzemju karbonāts, gaisa atmosfērā sadalās apdedzināšanas procesā, un cērijs oksidējas līdz CeO2. Lai nodrošinātu labu apdedzināšanas rezultātā iegūtā retzemju oksīdu maisījuma šķīdību, apdedzināšanas temperatūrai nevajadzētu būt pārāk augstai, parasti no 700 līdz 800 ℃. Oksīdus var izšķīdināt 1–1,5 mol/l sērskābes šķīdumā vai 4–5 mol/l slāpekļskābes šķīdumā. Izskalojot apgrauzdētu rūdu ar sērskābi un slāpekļskābi, cērijs šķīdumā nonāk galvenokārt tetravalentā formā. Pirmajā gadījumā aptuveni 45 ℃ temperatūrā iegūst retzemju sulfāta šķīdumu, kas satur 50 g/l REO, un pēc tam, izmantojot P204 ekstrakcijas metodi, iegūst cērija dioksīdu; otrajā gadījumā 80–85 ℃ temperatūrā sagatavo retzemju nitrāta šķīdumu, kas satur 150–200 g/l REO, un pēc tam atdala cēriju ar TBP ekstrakciju.
Kad retzemju oksīdus šķīdina atšķaidītā sērskābē vai slāpekļskābē, CeO2 ir relatīvi nešķīstošs. Tāpēc vēlākā šķīdināšanas posmā šķīdumam jāpievieno neliels daudzums fluorūdeņražskābes kā katalizators, lai uzlabotu CeO2 šķīdību.
2. Sausā gaisa oksidēšanās
Retzemju hidroksīdu ievieto žāvēšanas krāsnī un oksidē to vēdināmos apstākļos 100–120 ℃ temperatūrā 16–24 stundas. Oksidācijas reakcija ir šāda:
4Ce(OH)3+O2+2H2O=4Ce(OH)4
Cērija oksidēšanās ātrums var sasniegt 97 %. Ja oksidēšanās temperatūra tiek vēl vairāk palielināta līdz 140 ℃, oksidēšanās laiku var saīsināt līdz 4–6 stundām, un cērija oksidēšanās ātrums var sasniegt arī 97–98 %. Sausā gaisa oksidēšanās procesā rodas liels putekļu daudzums un slikti darba apstākļi, kurus pašlaik galvenokārt izmanto laboratorijā.
3. Atmosfēras mitrā gaisa oksidēšanās
Retzemju hidroksīdu sajauc ar ūdeni, lai veidotos suspensija, kontrolē REO koncentrāciju līdz 50–70 g/l, pievieno NaOH, lai palielinātu suspensijas sārmainību līdz 0,15–0,30 mol/l, un, uzkarsējot līdz 85 ℃, tieši ievada gaisu, lai oksidētu visu suspensijā esošo trīsvērtīgo cēriju līdz četrvērtīgam cērijam. Oksidācijas procesa laikā ūdens iztvaikošana ir relatīvi liela, tāpēc jebkurā laikā ir jāpievieno noteikts ūdens daudzums, lai uzturētu stabilāku retzemju koncentrāciju. Kad katrā partijā oksidējas 40 l suspensijas, oksidācijas laiks ir 4–5 stundas, un cērija oksidācijas ātrums var sasniegt 98%. Kad katru reizi oksidējas 8 m3 retzemju hidroksīda suspensijas, gaisa plūsmas ātrums ir 8–12 m3/min, un oksidācijas laiks tiek palielināts līdz 15 stundām, cērija oksidācijas ātrums var sasniegt 97–98%.
Atmosfēras mitrā gaisa oksidācijas metodes raksturlielumi ir: augsts cērija oksidācijas ātrums, liela jauda, labi darba apstākļi, vienkārša darbība, un šo metodi rūpniecībā parasti izmanto neapstrādāta cērija dioksīda ražošanai.
4. Spiediena mitrā gaisa oksidēšana
Normālā spiedienā gaisa oksidēšanās aizņem ilgāku laiku, un cilvēki, izmantojot spiedienu, saīsina oksidēšanās laiku. Gaisa spiediena palielināšanās, t.i., skābekļa parciālā spiediena palielināšanās sistēmā, veicina skābekļa izšķīšanu šķīdumā un skābekļa difūziju uz retzemju hidroksīda daļiņu virsmas, tādējādi paātrinot oksidēšanās procesu.
Retzemju hidroksīdu sajauc ar ūdeni līdz aptuveni 60 g/l, ar nātrija hidroksīdu noregulē pH līdz 13, paaugstina temperatūru līdz aptuveni 80 ℃, ievada gaisu oksidēšanai, kontrolē spiedienu 0,4 MPa un oksidē 1 stundu. Cērija oksidēšanās ātrums var sasniegt vairāk nekā 95%. Faktiskajā ražošanā oksidācijas izejviela retzemju hidroksīds tiek iegūts ar sārmu pārveidošanu, nogulsnējot retzemju nātrija sulfāta komplekso sāli. Lai saīsinātu procesu, retzemju nātrija sulfāta komplekso sāli un sārmaino šķīdumu var pievienot spiediena oksidācijas tvertnei, uzturot noteiktu spiedienu un temperatūru. Kompleksā esošo retzemju sāli var pārveidot par retzemju hidroksīdiem, ievadot gaisu vai bagātinātu skābekli, un vienlaikus tajā esošo Ce (OH) 3 var oksidēties par Ce (OH) 4.
Spiediena apstākļos kompleksā sāls sārmu konversijas ātrums, cērija oksidācijas ātrums un cērija oksidācijas ātrums uzlabojas. Pēc 45 reakcijas minūtēm dubultsāla sārmu konversijas ātrums un cērija oksidācijas ātrums sasniedza vairāk nekā 96%.
Publicēšanas laiks: 2023. gada 9. maijs