Metode oksidasi udara merupakan metode oksidasi yang memanfaatkan oksigen di udara untuk melakukan oksidasiseriummenjadi tetravalen dalam kondisi tertentu.Metode ini biasanya melibatkan pemanggangan konsentrat bijih fluorokarbon cerium, oksalat tanah jarang, dan karbonat di udara (dikenal sebagai oksidasi pemanggangan) atau pemanggangan hidroksida tanah jarang (oksidasi udara kering) atau memasukkan udara ke dalam bubur hidroksida tanah jarang (oksidasi udara basah) untuk oksidasi.
1[UNK] Memanggang oksidasi
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 tersebut teroksidasi menjadi tetravalen.Cara-cara pemisahanseriumdari produk yang dikalsinasi termasuk metode garam ganda sulfat tanah jarang, metode ekstraksi pelarut, dll.
Selain pemanggangan oksidasitanah jarangkonsentratnya, 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 cara pemanggangan, suhu pemanggangan tidak boleh terlalu tinggi, biasanya antara 700 dan 800 ℃.Oksida dapat dilarutkan dalam larutan asam sulfat 1-1,5mol/L atau larutan asam nitrat 4-5mol/L.Saat mencuci bijih panggang dengan asam sulfat dan asam nitrat, cerium terutama masuk ke dalam larutan dalam bentuk tetravalen.Yang pertama melibatkan perolehan larutan sulfat tanah jarang yang mengandung 50g/L REO pada suhu sekitar 45 ℃, dan kemudian memproduksi cerium dioksida menggunakan metode ekstraksi P204;Yang terakhir melibatkan pembuatan larutan nitrat tanah jarang yang mengandung REO 150-200g/L pada suhu 80-85 ℃, dan kemudian menggunakan ekstraksi TBP untuk memisahkan cerium.
Ketika oksida tanah jarang dilarutkan dengan asam sulfat encer atau asam nitrat, CeO2 relatif tidak larut.Oleh karena itu, sejumlah kecil asam fluorida perlu ditambahkan ke dalam larutan sebagai katalis pada tahap pembubaran selanjutnya untuk meningkatkan kelarutan CeO2.
2[UNK] Oksidasi udara kering
Tempatkan hidroksida tanah jarang dalam tungku pengering dan oksidasi dalam kondisi berventilasi pada 100-120 ℃ selama 16-24 jam.Reaksi oksidasinya adalah sebagai berikut:
4Ce(OH)3+O2+2H2O=4Ce(OH)4
Tingkat oksidasi cerium bisa mencapai 97%.Jika suhu oksidasi ditingkatkan lagi menjadi 140 ℃, waktu oksidasi dapat dipersingkat menjadi 4-6 jam, dan laju oksidasi cerium juga dapat mencapai 97%~98%.Proses oksidasi udara kering menghasilkan banyak debu dan kondisi kerja yang buruk, yang saat ini banyak digunakan di laboratorium.
3[UNK] 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 menjadi 0,15-0,30mol/L, dan ketika dipanaskan hingga 85 ℃, langsung masukkan udara ke dalam mengoksidasi semua serium trivalen dalam bubur menjadi serium tetravalen.Selama proses oksidasi, penguapan air relatif besar, sehingga sejumlah air harus ditambahkan setiap saat untuk menjaga konsentrasi tanah jarang lebih stabil.Ketika 40L bubur dioksidasi dalam setiap batch, waktu oksidasi adalah 4-5 jam, dan laju oksidasi cerium dapat mencapai 98%.Ketika 8m3 bubur hidroksida tanah jarang dioksidasi setiap kali, laju aliran udara adalah 8-12m3/menit, dan waktu oksidasi ditingkatkan menjadi 15 jam, laju oksidasi cerium dapat mencapai 97%~98%.
Ciri-ciri metode oksidasi udara basah atmosfer adalah: laju oksidasi cerium yang tinggi, keluaran yang besar, kondisi kerja yang baik, pengoperasian yang sederhana, dan metode ini biasa digunakan dalam industri untuk memproduksi cerium dioksida mentah.
4. Oksidasi udara basah bertekanan
Pada 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 difusi permukaan 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.Tingkat oksidasi cerium bisa mencapai lebih dari 95%.Dalam produksi aktual, bahan baku oksidasi hidroksida tanah jarang diperoleh melalui konversi alkali melalui pengendapan garam kompleks natrium sulfat tanah jarang.Untuk mempersingkat proses, pengendapan garam kompleks natrium sulfat tanah jarang dan larutan alkali dapat ditambahkan ke tangki oksidasi bertekanan, dengan mempertahankan tekanan dan suhu tertentu.Udara atau oksigen yang 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 garam alkali ganda dan laju oksidasi cerium mencapai lebih dari 96%.
Waktu posting: 09-Mei-2023