Η μέθοδος οξείδωσης του αέρα είναι μια μέθοδος οξείδωσης που χρησιμοποιεί το οξυγόνο στον αέρα για την οξείδωσηδημήτριοσε τετραδύναμο υπό ορισμένες προϋποθέσεις. Αυτή η μέθοδος συνήθως περιλαμβάνει ψήσιμο συμπυκνώματος μεταλλεύματος δημητρίου φθοριοάνθρακα, οξαλικών και ανθρακικών σπάνιων γαιών στον αέρα (γνωστά ως οξείδωση ψησίματος) ή ψήσιμο υδροξειδίων σπάνιων γαιών (οξείδωση ξηρού αέρα) ή εισαγωγή αέρα σε πολτό υδροξειδίων σπάνιων γαιών (οξείδωση υγρού αέρα) για οξείδωση.
1, Οξείδωση ψησίματος
Ψήσιμο του συμπυκνώματος δημητρίου φθοράνθρακα στον αέρα στους 500 ℃ ή ψήσιμο του συμπυκνώματος σπάνιων γαιών Baiyunebo με ανθρακικό νάτριο στον αέρα στους 600-700 ℃. Κατά την αποσύνθεση ορυκτών σπάνιων γαιών, το δημήτριο στα ορυκτά οξειδώνεται σε τετρασθενές. Οι μέθοδοι διαχωρισμούδημήτριοαπό πυρωμένα προϊόντα περιλαμβάνουν τη μέθοδο διπλού άλατος με θειικές σπάνιες γαίες, τη μέθοδο εκχύλισης με διαλύτη κ.λπ.
Εκτός από το ψήσιμο με οξείδωση τουσπάνια γησυμπύκνωμα, άλατα όπως το οξαλικό άλας σπάνιων γαιών και το ανθρακικό άλας σπάνιων γαιών υφίστανται αποσύνθεση ψησίματος σε ατμόσφαιρα αέρα και το δημήτριο οξειδώνεται σε CeO2. Για να εξασφαλιστεί καλή διαλυτότητα του μείγματος οξειδίων σπάνιων γαιών που λαμβάνεται με το ψήσιμο, η θερμοκρασία ψησίματος δεν πρέπει να είναι πολύ υψηλή, συνήθως μεταξύ 700 και 800 ℃. Τα οξείδια μπορούν να διαλυθούν σε διάλυμα θειικού οξέος 1-1,5mol/L ή διάλυμα νιτρικού οξέος 4-5mol/L. Κατά την έκπλυση καβουρδισμένου μεταλλεύματος με θειικό οξύ και νιτρικό οξύ, το δημήτριο εισέρχεται κυρίως στο διάλυμα σε τετρασθενή μορφή. Το πρώτο περιλαμβάνει τη λήψη ενός διαλύματος θειικών σπάνιων γαιών που περιέχει 50 g/L REO σε θερμοκρασία περίπου 45 ℃, και στη συνέχεια την παραγωγή διοξειδίου του δημητρίου χρησιμοποιώντας τη μέθοδο εκχύλισης P204. Το τελευταίο περιλαμβάνει την προετοιμασία ενός διαλύματος νιτρικών σπάνιων γαιών που περιέχει REO 150-200 g/L σε θερμοκρασία 80-85 ℃, και στη συνέχεια τη χρήση εκχύλισης TBP για διαχωρισμό του δημητρίου.
Όταν τα οξείδια των σπάνιων γαιών διαλύονται με αραιό θειικό οξύ ή νιτρικό οξύ, το CeO2 είναι σχετικά αδιάλυτο. Ως εκ τούτου, μια μικρή ποσότητα υδροφθορικού οξέος πρέπει να προστεθεί στο διάλυμα ως καταλύτης στο μεταγενέστερο στάδιο της διάλυσης για τη βελτίωση της διαλυτότητας του CeO2.
2, Οξείδωση ξηρού αέρα
Τοποθετήστε το υδροξείδιο των σπάνιων γαιών σε φούρνο ξήρανσης και οξειδώστε το σε συνθήκες αερισμού στους 100-120 ℃ για 16-24 ώρες. Η αντίδραση οξείδωσης έχει ως εξής:
4Ce(OH)3+O2+2H2O=4Ce(OH)4
Ο ρυθμός οξείδωσης του δημητρίου μπορεί να φτάσει το 97%. Εάν η θερμοκρασία οξείδωσης αυξηθεί περαιτέρω στους 140 ℃, ο χρόνος οξείδωσης μπορεί να μειωθεί σε 4-6 ώρες και ο ρυθμός οξείδωσης του δημητρίου μπορεί επίσης να φτάσει το 97% ~ 98%. Η διαδικασία οξείδωσης με ξηρό αέρα παράγει μεγάλη ποσότητα σκόνης και κακές συνθήκες εργασίας, που σήμερα χρησιμοποιούνται κυρίως στο εργαστήριο.
3, Οξείδωση ατμοσφαιρικού υγρού αέρα
Ανακατέψτε το υδροξείδιο σπάνιων γαιών με νερό για να σχηματιστεί πολτός, ελέγξτε τη συγκέντρωση REO στα 50-70 g/L, προσθέστε NaOH για να αυξήσετε την αλκαλικότητα του πολτού σε 0,15-0,30 mol/L και όταν θερμανθεί στους 85 ℃, εισάγετε απευθείας αέρα σε οξειδώστε όλο το τρισθενές δημήτριο στον πολτό σε τετρασθενές δημήτριο. Κατά τη διαδικασία οξείδωσης, η εξάτμιση του νερού είναι σχετικά μεγάλη, επομένως μια συγκεκριμένη ποσότητα νερού θα πρέπει να συμπληρώνεται ανά πάσα στιγμή για να διατηρείται μια πιο σταθερή συγκέντρωση σπάνιων γαιών. Όταν 40L πολτού οξειδώνονται σε κάθε παρτίδα, ο χρόνος οξείδωσης είναι 4-5 ώρες και ο ρυθμός οξείδωσης του δημητρίου μπορεί να φτάσει το 98%. Όταν 8 m3 πολτού υδροξειδίου σπάνιων γαιών οξειδώνεται κάθε φορά, ο ρυθμός ροής αέρα είναι 8-12 m3/min και ο χρόνος οξείδωσης αυξάνεται σε 15 ώρες, ο ρυθμός οξείδωσης του δημητρίου μπορεί να φτάσει το 97%~98%.
Τα χαρακτηριστικά της μεθόδου οξείδωσης ατμοσφαιρικού υγρού αέρα είναι: υψηλός ρυθμός οξείδωσης δημητρίου, μεγάλη απόδοση, καλές συνθήκες εργασίας, απλή λειτουργία και αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται συνήθως στη βιομηχανία για την παραγωγή ακατέργαστου διοξειδίου του δημητρίου.
4, Οξείδωση υπό πίεση υγρού αέρα
Υπό κανονική πίεση, η οξείδωση του αέρα διαρκεί περισσότερο χρόνο και οι άνθρωποι μειώνουν το χρόνο οξείδωσης χρησιμοποιώντας πίεση. Η αύξηση της πίεσης του αέρα, δηλαδή η αύξηση της μερικής πίεσης του οξυγόνου στο σύστημα, ευνοεί τη διάλυση του οξυγόνου στο διάλυμα και τη διάχυση οξυγόνου στην επιφανειακή διάχυση σωματιδίων υδροξειδίου σπάνιων γαιών, επιταχύνοντας έτσι τη διαδικασία οξείδωσης.
Αναμείξτε υδροξείδιο σπάνιων γαιών με νερό σε περίπου 60 g/L, ρυθμίστε το pH στο 13 με υδροξείδιο του νατρίου, αυξήστε τη θερμοκρασία σε περίπου 80 ℃, εισάγετε αέρα για οξείδωση, ελέγξτε την πίεση στα 0,4 MPa και οξειδώστε για 1 ώρα. Ο ρυθμός οξείδωσης του δημητρίου μπορεί να φτάσει πάνω από 95%. Στην πραγματική παραγωγή, η πρώτη ύλη οξείδωσης υδροξείδιο σπάνιων γαιών λαμβάνεται με μετατροπή αλκαλίων μέσω καθίζησης συμπλόκου άλατος θειικού νατρίου σπανίων γαιών. Προκειμένου να συντομευτεί η διαδικασία, η καθίζηση συμπλόκου άλατος θειικού νατρίου σπανίων γαιών και αλκαλικού διαλύματος μπορεί να προστεθεί σε μια υπό πίεση δεξαμενή οξείδωσης, διατηρώντας μια ορισμένη πίεση και θερμοκρασία. Αέρας ή πλούσιο οξυγόνο μπορεί να εισαχθεί για να μετατραπεί η σπάνια γη στο σύμπλοκο άλας σε υδροξείδια σπάνιων γαιών και ταυτόχρονα, το Ce (OH) 3 σε αυτό μπορεί να οξειδωθεί σε Ce (OH) 4.
Κάτω από συνθήκες πίεσης, ο ρυθμός μετατροπής αλκαλίου του συμπλόκου άλατος, ο ρυθμός οξείδωσης του δημητρίου και ο ρυθμός οξείδωσης του δημητρίου βελτιώνονται. Μετά από 45 λεπτά αντίδρασης, ο ρυθμός μετατροπής του διπλού άλατος αλκαλίου και ο ρυθμός οξείδωσης του δημητρίου έφτασε πάνω από 96%.
Ώρα δημοσίευσης: Μάιος-09-2023