Metode oksidasi udara merupakan metode oksidasi yang memanfaatkan oksigen di udara untuk mengoksidasiceriummenjadi tetravalen dalam kondisi tertentu. Metode ini biasanya melibatkan pemanggangan konsentrat bijih cerium fluorokarbon, oksalat tanah jarang, dan karbonat di udara (dikenal sebagai pemanggangan oksidasi) atau pemanggangan hidroksida tanah jarang (oksidasi udara kering) atau memasukkan udara ke dalam bubur hidroksida tanah jarang (oksidasi udara basah) untuk oksidasi.
1、 Oksidasi pemanggangan
Memanggang konsentrat cerium fluorokarbon di udara pada suhu 500 ℃ atau memanggang konsentrat tanah jarang Baiyunebo dengan natrium karbonat di udara pada suhu 600-700 ℃. Selama penguraian mineral tanah jarang, cerium dalam mineral dioksidasi menjadi tetravalen. Metode pemisahanceriumdari produk kalsinasi termasuk metode garam ganda sulfat tanah jarang, metode ekstraksi pelarut, dll.
Selain pemanggangan oksidasi,tanah jarangkonsentrat, garam seperti oksalat tanah jarang dan karbonat tanah jarang mengalami dekomposisi pemanggangan di atmosfer udara, dan cerium dioksidasi menjadi CeO2. Untuk memastikan kelarutan yang baik dari campuran oksida tanah jarang yang diperoleh dengan pemanggangan, suhu pemanggangan tidak boleh terlalu tinggi, biasanya antara 700 dan 800 ℃. Oksida dapat dilarutkan dalam larutan asam sulfat 1-1,5 mol/L atau larutan asam nitrat 4-5 mol/L. Saat melindi bijih panggang dengan asam sulfat dan asam nitrat, cerium terutama memasuki larutan dalam bentuk tetravalen. Yang pertama melibatkan perolehan larutan sulfat tanah jarang yang mengandung 50 g/L REO pada sekitar 45 ℃, dan kemudian memproduksi cerium dioksida menggunakan metode ekstraksi P204; Yang terakhir melibatkan persiapan larutan nitrat tanah jarang yang mengandung REO 150-200 g/L pada suhu 80-85 ℃, dan kemudian menggunakan ekstraksi TBP untuk memisahkan cerium.
Bila oksida tanah jarang dilarutkan dengan asam sulfat encer atau asam nitrat, CeO2 relatif tidak larut. Oleh karena itu, sejumlah kecil asam hidrofluorat perlu ditambahkan ke dalam larutan sebagai katalis pada tahap pelarutan selanjutnya untuk meningkatkan kelarutan CeO2.
2、 Oksidasi udara kering
Masukkan hidroksida tanah jarang ke dalam tungku pengering dan oksidasi dalam kondisi berventilasi pada suhu 100-120 ℃ selama 16-24 jam. Reaksi oksidasinya adalah sebagai berikut:
4Ce(OH)3+O2+2H2O=4Ce(OH)4
Laju oksidasi cerium dapat mencapai 97%. Jika suhu oksidasi ditingkatkan lebih lanjut hingga 140 ℃, waktu oksidasi dapat dipersingkat menjadi 4-6 jam, dan laju oksidasi cerium juga dapat mencapai 97%~98%. Proses oksidasi udara kering menghasilkan sejumlah besar debu dan kondisi kerja yang buruk, yang saat ini sebagian besar digunakan di laboratorium.
3、 Oksidasi udara basah atmosfer
Campurkan hidroksida tanah jarang dengan air untuk membentuk bubur, kendalikan konsentrasi REO hingga 50-70g/L, tambahkan NaOH untuk meningkatkan alkalinitas bubur hingga 0,15-0,30mol/L, dan saat dipanaskan hingga 85 ℃, masukkan udara secara langsung untuk mengoksidasi semua cerium trivalen dalam bubur menjadi cerium tetravalen. Selama proses oksidasi, penguapan air relatif besar, sehingga sejumlah air harus ditambahkan setiap saat untuk mempertahankan konsentrasi tanah jarang yang lebih stabil. Saat 40L bubur dioksidasi dalam setiap batch, waktu oksidasi adalah 4-5 jam, dan laju oksidasi cerium dapat mencapai 98%. Bila 8m3 bubur hidroksida tanah jarang dioksidasi tiap kali, laju aliran udara adalah 8-12m3/menit, dan waktu oksidasi ditingkatkan menjadi 15 jam, laju oksidasi cerium dapat mencapai 97%~98%.
Karakteristik metode oksidasi udara basah atmosferik adalah: laju oksidasi cerium tinggi, output besar, kondisi kerja baik, operasi sederhana, dan metode ini umum digunakan dalam industri untuk menghasilkan cerium dioksida mentah.
4、 Oksidasi udara basah bertekanan
Di bawah tekanan normal, oksidasi udara membutuhkan waktu lebih lama, dan orang mempersingkat waktu oksidasi dengan menggunakan tekanan. Peningkatan tekanan udara, yaitu peningkatan tekanan parsial oksigen dalam sistem, kondusif bagi pelarutan oksigen dalam larutan dan difusi oksigen ke permukaan difusi partikel hidroksida tanah jarang, sehingga mempercepat proses oksidasi.
Campurkan hidroksida tanah jarang dengan air hingga sekitar 60g/L, sesuaikan pH hingga 13 dengan natrium hidroksida, naikkan suhu hingga sekitar 80℃, masukkan udara untuk oksidasi, kendalikan tekanan pada 0,4MPa, dan oksidasi selama 1 jam. Laju oksidasi cerium dapat mencapai lebih dari 95%. Dalam produksi aktual, bahan baku oksidasi hidroksida tanah jarang diperoleh dengan konversi alkali melalui presipitasi garam kompleks natrium sulfat tanah jarang. Untuk mempersingkat proses, presipitasi garam kompleks natrium sulfat tanah jarang dan larutan alkali dapat ditambahkan ke tangki oksidasi bertekanan, dengan mempertahankan tekanan dan suhu tertentu. Udara atau oksigen kaya dapat dimasukkan untuk mengubah tanah jarang dalam garam kompleks menjadi hidroksida tanah jarang, dan pada saat yang sama, Ce(OH)3 di dalamnya dapat dioksidasi menjadi Ce(OH)4.
Dalam kondisi bertekanan, laju konversi alkali garam kompleks, laju oksidasi cerium, dan laju oksidasi cerium semuanya meningkat. Setelah 45 menit reaksi, laju konversi alkali garam ganda dan laju oksidasi cerium mencapai lebih dari 96%.
Waktu posting: 09-Mei-2023