Kaedah pengoksidaan udara ialah kaedah pengoksidaan yang menggunakan oksigen dalam udara untuk mengoksidaceriumkepada tetravalen dalam keadaan tertentu. Kaedah ini biasanya melibatkan pemanggangan pekat bijih serium fluorokarbon, oksalat nadir bumi dan karbonat dalam udara (dikenali sebagai pengoksidaan pemanggangan) atau pembakaran hidroksida nadir bumi (pengoksidaan udara kering) atau memasukkan udara ke dalam buburan hidroksida nadir bumi (pengoksidaan udara basah) untuk pengoksidaan.
1、 Pengoksidaan memanggang
Memanggang pekat serium fluorokarbon di udara pada 500 ℃ atau memanggang pekat nadir bumi Baiyunebo dengan natrium karbonat di udara pada 600-700 ℃. Semasa penguraian mineral nadir bumi, serium dalam mineral dioksidakan kepada tetravalen. Kaedah untuk memisahkanceriumdaripada produk terkalsin termasuk kaedah garam berganda sulfat nadir bumi, kaedah pengekstrakan pelarut, dsb.
Sebagai tambahan kepada pemanggangan pengoksidaannadir bumipekat, garam seperti oksalat nadir bumi dan karbonat nadir bumi mengalami penguraian pemanggangan dalam atmosfera udara, dan serium dioksidakan kepada CeO2. Untuk memastikan keterlarutan yang baik bagi campuran nadir bumi oksida yang diperoleh melalui pemanggangan, suhu pemanggangan tidak boleh terlalu tinggi, biasanya antara 700 dan 800 ℃. Oksida boleh dibubarkan dalam larutan asid sulfurik 1-1.5mol/L atau larutan asid nitrik 4-5mol/L. Apabila larut lesap bijih panggang dengan asid sulfurik dan asid nitrik, serium terutamanya memasuki larutan dalam bentuk tetravalen. Yang pertama melibatkan mendapatkan larutan sulfat nadir bumi yang mengandungi 50g/L REO pada sekitar 45 ℃, dan kemudian menghasilkan serium dioksida menggunakan kaedah pengekstrakan P204; Yang terakhir melibatkan penyediaan larutan nitrat nadir bumi yang mengandungi REO 150-200g/L pada suhu 80-85 ℃, dan kemudian menggunakan pengekstrakan TBP untuk memisahkan serium.
Apabila oksida nadir bumi dibubarkan dengan asid sulfurik cair atau asid nitrik, CeO2 agak tidak larut. Oleh itu, sejumlah kecil asid hidrofluorik perlu ditambah kepada larutan sebagai pemangkin pada peringkat pembubaran kemudian untuk meningkatkan keterlarutan CeO2.
2、 Pengoksidaan udara kering
Letakkan hidroksida nadir bumi dalam relau pengeringan dan oksidakannya di bawah keadaan pengudaraan pada 100-120 ℃ selama 16-24 jam. Tindak balas pengoksidaan adalah seperti berikut:
4Ce(OH)3+O2+2H2O=4Ce(OH)4
Kadar pengoksidaan serium boleh mencapai 97%. Jika suhu pengoksidaan ditingkatkan lagi kepada 140 ℃, masa pengoksidaan boleh dipendekkan kepada 4-6 jam, dan kadar pengoksidaan serium juga boleh mencapai 97% ~ 98%. Proses pengoksidaan udara kering menghasilkan sejumlah besar habuk dan keadaan buruh yang buruk, yang pada masa ini digunakan terutamanya di makmal.
3、 Pengoksidaan udara basah atmosfera
Campurkan hidroksida nadir bumi dengan air untuk membentuk buburan, kawal kepekatan REO kepada 50-70g/L, tambah NaOH untuk meningkatkan kealkalian buburan kepada 0.15-0.30mol/L, dan apabila dipanaskan hingga 85 ℃, masukkan udara secara terus ke mengoksidakan semua serium trivalen dalam buburan kepada serium tetravalen. Semasa proses pengoksidaan, penyejatan air agak besar, jadi sejumlah air harus ditambah pada bila-bila masa untuk mengekalkan kepekatan nadir bumi yang lebih stabil. Apabila 40L buburan dioksidakan dalam setiap kelompok, masa pengoksidaan ialah 4-5 jam, dan kadar pengoksidaan serium boleh mencapai 98%. Apabila 8m3 buburan hidroksida nadir bumi dioksidakan setiap kali, kadar aliran udara ialah 8-12m3/min, dan masa pengoksidaan meningkat kepada 15j, kadar pengoksidaan serium boleh mencapai 97%~98%.
Ciri-ciri kaedah pengoksidaan udara basah atmosfera ialah: kadar pengoksidaan tinggi serium, keluaran besar, keadaan kerja yang baik, operasi mudah, dan kaedah ini biasanya digunakan dalam industri untuk menghasilkan serium dioksida mentah.
4、 Pengoksidaan udara basah bertekanan
Di bawah tekanan biasa, pengoksidaan udara mengambil masa yang lebih lama, dan orang memendekkan masa pengoksidaan dengan menggunakan tekanan. Peningkatan tekanan udara, iaitu, peningkatan tekanan separa oksigen dalam sistem, adalah kondusif kepada pembubaran oksigen dalam larutan dan resapan oksigen ke permukaan resapan zarah hidroksida nadir bumi, dengan itu mempercepatkan proses pengoksidaan.
Campurkan hidroksida nadir bumi dengan air kepada kira-kira 60g/L, laraskan pH kepada 13 dengan natrium hidroksida, naikkan suhu kepada kira-kira 80 ℃, masukkan udara untuk pengoksidaan, kawal tekanan pada 0.4MPa, dan oksidakan selama 1 jam. Kadar pengoksidaan serium boleh mencapai lebih 95%. Dalam pengeluaran sebenar, pengoksidaan bahan mentah nadir bumi hidroksida diperoleh melalui penukaran alkali melalui pemendakan garam kompleks natrium sulfat nadir bumi. Untuk memendekkan proses, pemendakan garam kompleks natrium sulfat nadir bumi dan larutan alkali boleh ditambah ke dalam tangki pengoksidaan bertekanan, mengekalkan tekanan dan suhu tertentu. Udara atau oksigen kaya boleh diperkenalkan untuk menukar nadir bumi dalam garam kompleks kepada hidroksida nadir bumi, dan pada masa yang sama, Ce (OH) 3 di dalamnya boleh dioksidakan kepada Ce (OH) 4.
Di bawah keadaan bertekanan, kadar penukaran alkali garam kompleks, kadar pengoksidaan serium, dan kadar pengoksidaan serium semuanya bertambah baik. Selepas 45 minit tindak balas, kadar penukaran alkali garam berganda dan kadar pengoksidaan serium mencapai lebih 96%.
Masa siaran: Mei-09-2023