Die lugoksidasiemetode is 'n oksidasiemetode wat suurstof in die lug gebruik om te oksideerseriumtot tetravalent onder sekere toestande. Hierdie metode behels tipies die rooster van fluorokoolstof-seriumertskonsentraat, seldsame aardoksalate en karbonate in lug (bekend as roosteroksidasie) of die rooster van seldsame aardhidroksiede (droë lugoksidasie) of die invoer van lug in die seldsame aardhidroksiedslurry (nat lugoksidasie) vir oksidasie.
1. Roosteroksidasie
Rooster die fluorkoolstof-seriumkonsentraat in lug teen 500 ℃ of rooster die Baiyunebo-seldsame aardkonsentraat met natriumkarbonaat in lug teen 600-700 ℃. Tydens die ontbinding van seldsame aardminerale word serium in die minerale tot tetravalent geoksideer. Die metodes vir skeidingseriumvan gekalsineerde produkte sluit in seldsame aardsulfaat-dubbelsoutmetode, oplosmiddelekstraksiemetode, ens.
Benewens die oksidasieroostering vanseldsame aardekonsentraat, soute soos seldsame aardoksalaat en seldsame aardkarbonaat ondergaan roosterontbinding in 'n lugatmosfeer, en serium word geoksideer tot CeO2. Om goeie oplosbaarheid van die seldsame aardoksiedmengsel wat deur rooster verkry word, te verseker, moet die roostertemperatuur nie te hoog wees nie, gewoonlik tussen 700 en 800 ℃. Oksiede kan opgelos word in 1-1.5mol/L swaelsuuroplossing of 4-5mol/L salpetersuuroplossing. Wanneer geroosterde erts met swaelsuur en salpetersuur uitgeloog word, kom serium hoofsaaklik in 'n tetravalente vorm in die oplossing. Eersgenoemde behels die verkryging van 'n seldsame aardsulfaatoplossing wat 50g/L REO bevat by ongeveer 45 ℃, en dan die produksie van seriumdioksied met behulp van die P204-ekstraksiemetode; laasgenoemde behels die voorbereiding van 'n seldsame aardnitraatoplossing wat REO van 150-200g/L bevat by 'n temperatuur van 80-85 ℃, en dan die gebruik van TBP-ekstraksie om serium te skei.
Wanneer seldsame aardoksiede met verdunde swaelsuur of salpetersuur opgelos word, is CeO2 relatief onoplosbaar. Daarom moet 'n klein hoeveelheid hidrofluoorsuur as 'n katalisator in die latere stadium van ontbinding by die oplossing gevoeg word om die oplosbaarheid van CeO2 te verbeter.
2, Droë lugoksidasie
Plaas die seldsame aardhidroksied in 'n droogoond en oksideer dit onder geventileerde toestande by 100-120 ℃ vir 16-24 uur. Die oksidasiereaksie is soos volg:
4Ce(OH)3+O2+2H2O=4Ce(OH)4
Die oksidasietempo van serium kan 97% bereik. As die oksidasietemperatuur verder verhoog word tot 140 ℃, kan die oksidasietyd verkort word tot 4-6 uur, en die oksidasietempo van serium kan ook 97% ~ 98% bereik. Die droë lugoksidasieproses produseer 'n groot hoeveelheid stof en swak arbeidsomstandighede, wat tans hoofsaaklik in die laboratorium gebruik word.
3、 Atmosferiese nat lugoksidasie
Meng seldsame aardhidroksied met water om 'n slurry te vorm, beheer die REO-konsentrasie tot 50-70 g/L, voeg NaOH by om die alkaliniteit van die slurry te verhoog tot 0.15-0.30 mol/L, en wanneer dit verhit word tot 85 ℃, voeg direk lug by om alle driewaardige serium in die slurry tot vierwaardige serium te oksideer. Tydens die oksidasieproses is die verdamping van water relatief groot, daarom moet 'n sekere hoeveelheid water te eniger tyd aangevul word om 'n meer stabiele konsentrasie van seldsame aard te handhaaf. Wanneer 40L slurry in elke bondel geoksideer word, is die oksidasietyd 4-5 uur, en die oksidasietempo van serium kan 98% bereik. Wanneer 8m3 seldsame aardhidroksiedslurry elke keer geoksideer word, is die lugvloeitempo 8-12m3/min, en die oksidasietyd verhoog word tot 15 uur, kan die oksidasietempo van serium 97%~98% bereik.
Die eienskappe van die atmosferiese natlugoksidasiemetode is: hoë oksidasietempo van serium, groot uitset, goeie werksomstandighede, eenvoudige werking, en hierdie metode word algemeen in die industrie gebruik om ru-seriumdioksied te produseer.
4、Oksidasie van nat lug onder druk
Onder normale druk neem lugoksidasie langer, en mense verkort die oksidasietyd deur druk te gebruik. Die toename in lugdruk, dit wil sê die toename in suurstofpartiële druk in die stelsel, is bevorderlik vir die oplos van suurstof in die oplossing en die diffusie van suurstof na die oppervlakdiffusie van seldsame aardhidroksieddeeltjies, wat die oksidasieproses versnel.
Meng seldsame aardhidroksied met water tot ongeveer 60g/L, pas die pH met natriumhidroksied aan tot 13, verhoog die temperatuur tot ongeveer 80 ℃, voeg lug by vir oksidasie, beheer die druk teen 0.4MPa, en oksideer vir 1 uur. Die oksidasietempo van serium kan meer as 95% bereik. In werklike produksie word die oksidasie-grondstof seldsame aardhidroksied verkry deur alkali-omskakeling deur presipitasie van seldsame aardnatriumsulfaatkomplekssout. Om die proses te verkort, kan die presipitasie van seldsame aardnatriumsulfaatkomplekssout en alkaliese oplossing by 'n drukoksidasietenk gevoeg word, terwyl 'n sekere druk en temperatuur gehandhaaf word. Lug of ryk suurstof kan ingevoer word om die seldsame aard in die komplekse sout in seldsame aardhidroksiede om te skakel, en terselfdertyd kan Ce(OH)3 daarin geoksideer word na Ce(OH)4.
Onder druktoestande word die alkali-omskakelingskoers van die komplekse sout, die oksidasietempo van serium en die oksidasietempo van serium almal verbeter. Na 45 minute se reaksie het die omskakelingskoers van dubbelsout-alkali en die oksidasietempo van serium meer as 96% bereik.
Plasingstyd: 9 Mei 2023