Η μέθοδος οξείδωσης στον αέρα είναι μια μέθοδος οξείδωσης που χρησιμοποιεί οξυγόνο στον αέρα για την οξείδωσηδημήτριοσε τετρασθενές υπό ορισμένες συνθήκες. Αυτή η μέθοδος συνήθως περιλαμβάνει το ψήσιμο συμπυκνώματος φθοράνθρακα δημητρίου, οξαλικών και ανθρακικών αλάτων σπάνιων γαιών στον αέρα (γνωστό ως οξείδωση με ψήσιμο) ή το ψήσιμο υδροξειδίων σπάνιων γαιών (οξείδωση με ξηρό αέρα) ή την εισαγωγή αέρα σε πολτό υδροξειδίων σπάνιων γαιών (οξείδωση με υγρό αέρα) για οξείδωση.
1, Οξείδωση ψησίματος
Ψήσιμο του συμπυκνώματος φθοράνθρακα δημητρίου στον αέρα στους 500 ℃ ή ψήσιμο του συμπυκνώματος σπάνιων γαιών Baiyunebo με ανθρακικό νάτριο στον αέρα στους 600-700 ℃. Κατά την αποσύνθεση των ορυκτών σπάνιων γαιών, το δημήτριο στα ορυκτά οξειδώνεται σε τετρασθενές. Οι μέθοδοι για τον διαχωρισμόδημήτριοαπό τα πυρωμένα προϊόντα περιλαμβάνουν τη μέθοδο διπλού άλατος με θειικό άλας σπάνιων γαιών, τη μέθοδο εκχύλισης με διαλύτη κ.λπ.
Εκτός από την οξείδωση με φρύξη τουσπάνιες γαίεςΣυμπύκνωμα, άλατα όπως το οξαλικό και το ανθρακικό σπάνιων γαιών υφίστανται αποσύνθεση με ψήσιμο σε ατμόσφαιρα αέρα και το δημήτριο οξειδώνεται σε CeO2. Για να εξασφαλιστεί καλή διαλυτότητα του μείγματος οξειδίων σπάνιων γαιών που λαμβάνεται με ψήσιμο, η θερμοκρασία ψήσιμου 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 ψημένου μεταλλεύματος με θειικό οξύ και νιτρικό οξύ, το δημήτριο εισέρχεται κυρίως στο διάλυμα σε τετρασθενή μορφή. Η πρώτη περιλαμβάνει την απόκτηση ενός διαλύματος θειικού άλατος σπάνιων γαιών που περιέχει 50g/L REO σε περίπου 45 ℃ και στη συνέχεια την παραγωγή διοξειδίου του δημητρίου χρησιμοποιώντας τη μέθοδο εκχύλισης P204. Η δεύτερη περιλαμβάνει την παρασκευή ενός διαλύματος νιτρικού άλατος σπάνιων γαιών που περιέχει REO 150-200g/L σε θερμοκρασία 80-85 ℃ και στη συνέχεια τη χρήση εκχύλισης TBP για τον διαχωρισμό του δημητρίου.
Όταν τα οξείδια των σπάνιων γαιών διαλύονται με αραιό θειικό οξύ ή νιτρικό οξύ, το CeO2 είναι σχετικά αδιάλυτο. Επομένως, μια μικρή ποσότητα υδροφθορικού οξέος πρέπει να προστεθεί στο διάλυμα ως καταλύτης στο μεταγενέστερο στάδιο της διάλυσης για να βελτιωθεί η διαλυτότητα του CeO2.
2, Οξείδωση με ξηρό αέρα
Τοποθετήστε το υδροξείδιο των σπάνιων γαιών σε κλίβανο ξήρανσης και οξειδώστε το υπό αεριζόμενες συνθήκες 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, οι οποίες χρησιμοποιούνται κυρίως στο εργαστήριο.
3, Οξείδωση στον ατμοσφαιρικό υγρό αέρα
Αναμίξτε το υδροξείδιο των σπάνιων γαιών με νερό για να σχηματίσετε ένα πολτό, ελέγξτε τη συγκέντρωση REO στα 50-70g/L, προσθέστε NaOH για να αυξήσετε την αλκαλικότητα του πολτού στα 0,15-0,30mol/L και, όταν θερμανθεί στους 85 ℃, εισαγάγετε απευθείας αέρα για να οξειδώσετε όλο το τρισθενές δημήτριο στο πολτό σε τετρασθενές δημήτριο. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας οξείδωσης, η εξάτμιση του νερού είναι σχετικά μεγάλη, επομένως πρέπει να συμπληρωθεί μια ορισμένη ποσότητα νερού ανά πάσα στιγμή για να διατηρηθεί μια πιο σταθερή συγκέντρωση σπάνιων γαιών. Όταν οξειδώνονται 40L πολτού σε κάθε παρτίδα, ο χρόνος οξείδωσης είναι 4-5 ώρες και ο ρυθμός οξείδωσης του δημητρίου μπορεί να φτάσει το 98%. Όταν οξειδώνονται 8m3 πολτού υδροξειδίου των σπάνιων γαιών κάθε φορά, ο ρυθμός ροής αέρα είναι 8-12m3/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 με ατμοσφαιρικό υγρό αέρα είναι: υψηλός ρυθμός οξείδωσης του 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 υγρού αέρα υπό πίεση
Υπό κανονική πίεση, η οξείδωση του αέρα διαρκεί περισσότερο χρόνο και οι άνθρωποι μειώνουν τον 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 του οξυγόνου στην επιφάνεια των σωματιδίων υδροξειδίου των σπάνιων γαιών, επιταχύνοντας έτσι τη διαδικασία οξείδωσης.
Αναμίξτε υδροξείδιο σπάνιων γαιών με νερό σε περίπου 60g/L, ρυθμίστε το pH στο 13 με υδροξείδιο του νατρίου, αυξήστε τη θερμοκρασία σε περίπου 80 ℃, εισαγάγετε αέρα για οξείδωση, ελέγξτε την πίεση στα 0,4MPa 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 αλκαλική μετατροπή μέσω καθίζησης συμπλόκου άλατος θειικού νατρίου σπάνιων γαιών. Προκειμένου να συντομευτεί η διαδικασία, η καθίζηση συμπλόκου άλατος θειικού νατρίου σπάνιων γαιών και αλκαλικού διαλύματος μπορούν να προστεθούν σε μια δεξαμενή οξείδωσης υπό πίεση, διατηρώντας μια ορισμένη πίεση και θερμοκρασία. Μπορεί να εισαχθεί αέρας ή πλούσιο οξυγόνο για να μετατραπεί η σπάνιων γαιών στο σύμπλοκο άλας σε υδροξείδια σπάνιων γαιών και ταυτόχρονα, το Ce(OH)3 που περιέχει μπορεί να οξειδωθεί σε Ce(OH)4.
Υπό συνθήκες πίεσης, ο ρυθμός μετατροπής αλκαλίων του σύνθετου άλατος, ο ρυθμός οξείδωσης του δημητρίου και ο ρυθμός οξείδωσης του δημητρίου βελτιώνονται. Μετά από 45 λεπτά αντίδρασης, ο ρυθμός μετατροπής του διπλού αλκαλίου άλατος και ο ρυθμός οξείδωσης του δημητρίου έφτασαν πάνω από 96%.
Ώρα δημοσίευσης: 09 Μαΐου 2023