Metoda de oxidare cu aer este o metodă de oxidare care utilizează oxigenul din aer pentru a oxidaceriupână la tetravalent în anumite condiții. Această metodă implică de obicei prăjirea concentratului de minereu de ceriu fluorocarbonizat, a oxalaților și carbonaților de pământuri rare în aer (cunoscută sub numele de oxidare prin prăjire) sau prăjirea hidroxizilor de pământuri rare (oxidare cu aer uscat) sau introducerea aerului în suspensia de hidroxizi de pământuri rare (oxidare cu aer umed) pentru oxidare.
1. Oxidarea prin prăjire
Prăjirea concentratului de ceriu fluorocarbonizat în aer la 500 ℃ sau prăjirea concentratului de pământuri rare Baiyunebo cu carbonat de sodiu în aer la 600-700 ℃. În timpul descompunerii mineralelor de pământuri rare, ceriul din minerale este oxidat până la tetravalent. Metodele de separareceriudin produsele calcinate includ metoda sărurilor duble cu sulfat de pământuri rare, metoda de extracție cu solvent etc.
Pe lângă prăjirea prin oxidare apământuri rareConcentratul, sărurile precum oxalatul de pământuri rare și carbonatul de pământuri rare se descompun prin prăjire în atmosferă de aer, iar ceriul este oxidat la CeO2. Pentru a asigura o bună solubilitate a amestecului de oxizi de pământuri rare obținut prin prăjire, temperatura de prăjire nu trebuie să fie prea mare, de obicei între 700 și 800 ℃. Oxizii pot fi dizolvați în soluție de acid sulfuric 1-1,5 mol/L sau în soluție de acid azotic 4-5 mol/L. La levigarea minereului prăjit cu acid sulfuric și acid azotic, ceriul intră în soluție în principal sub formă tetravalentă. Prima metodă implică obținerea unei soluții de sulfat de pământuri rare care conține 50 g/L REO la aproximativ 45 ℃, apoi producerea de dioxid de ceriu folosind metoda de extracție P204; cea de-a doua metodă implică prepararea unei soluții de nitrat de pământuri rare care conține REO 150-200 g/L la o temperatură de 80-85 ℃, apoi utilizarea extracției TBP pentru a separa ceriul.
Când oxizii de pământuri rare sunt dizolvați cu acid sulfuric diluat sau acid azotic, CeO2 este relativ insolubil. Prin urmare, o cantitate mică de acid fluorhidric trebuie adăugată în soluție ca și catalizator în etapa ulterioară de dizolvare pentru a îmbunătăți solubilitatea CeO2.
2. Oxidare cu aer uscat
Se introduce hidroxidul de pământ rar într-un cuptor de uscare și se oxidează în condiții ventilate la 100-120 ℃ timp de 16-24 ore. Reacția de oxidare este următoarea:
4Ce(OH)3+O2+2H2O=4Ce(OH)4
Rata de oxidare a ceriului poate ajunge la 97%. Dacă temperatura de oxidare este crescută în continuare la 140 ℃, timpul de oxidare poate fi scurtat la 4-6 ore, iar rata de oxidare a ceriului poate ajunge, de asemenea, la 97% ~ 98%. Procesul de oxidare cu aer uscat produce o cantitate mare de praf și condiții de muncă precare, care sunt utilizate în prezent în principal în laborator.
3. Oxidarea cu aer umed atmosferic
Se amestecă hidroxidul de pământuri rare cu apă pentru a forma o suspensie, se controlează concentrația de REO la 50-70 g/l, se adaugă NaOH pentru a crește alcalinitatea suspensiei la 0,15-0,30 mol/l și, când este încălzită la 85 ℃, se introduce direct aer pentru a oxida tot ceriul trivalent din suspensie la ceriu tetravalent. În timpul procesului de oxidare, evaporarea apei este relativ mare, așa că trebuie adăugată o anumită cantitate de apă în orice moment pentru a menține o concentrație mai stabilă de pământuri rare. Când se oxidează 40 l de suspensie în fiecare lot, timpul de oxidare este de 4-5 ore, iar rata de oxidare a ceriului poate ajunge la 98%. Când se oxidează 8 m3 de suspensie de hidroxid de pământuri rare de fiecare dată, debitul de aer este de 8-12 m3/min, iar timpul de oxidare este crescut la 15 ore, rata de oxidare a ceriului poate ajunge la 97%~98%.
Caracteristicile metodei de oxidare cu aer umed atmosferic sunt: rata mare de oxidare a ceriului, producția mare, condițiile bune de lucru, funcționarea simplă, iar această metodă este utilizată în mod obișnuit în industrie pentru a produce dioxid de ceriu brut.
4. Oxidare cu aer umed sub presiune
În condiții normale de presiune, oxidarea aerului durează mai mult, iar timpul de oxidare se scurtează prin utilizarea presiunii. Creșterea presiunii aerului, adică creșterea presiunii parțiale a oxigenului în sistem, favorizează dizolvarea oxigenului în soluție și difuzia oxigenului la suprafață a particulelor de hidroxid de pământuri rare, accelerând astfel procesul de oxidare.
Se amestecă hidroxidul de pământuri rare cu apă până la aproximativ 60 g/l, se ajustează pH-ul la 13 cu hidroxid de sodiu, se crește temperatura la aproximativ 80 ℃, se introduce aer pentru oxidare, se controlează presiunea la 0,4 MPa și se oxidează timp de 1 oră. Rata de oxidare a ceriului poate ajunge la peste 95%. În producția reală, materia primă de oxidare, hidroxidul de pământuri rare, se obține prin conversia alcalină prin precipitarea sării complexe de sulfat de sodiu și pământuri rare. Pentru a scurta procesul, precipitarea sării complexe de sulfat de sodiu și a soluției alcaline poate fi adăugată într-un rezervor de oxidare sub presiune, menținând o anumită presiune și temperatură. Se poate introduce aer sau oxigen bogat pentru a converti pământurile rare din sarea complexă în hidroxizi de pământuri rare și, în același timp, Ce(OH)3 din acesta poate fi oxidat în Ce(OH)4.
În condiții presurizate, rata de conversie alcalină a sării complexe, rata de oxidare a ceriului și rata de oxidare a ceriului sunt îmbunătățite. După 45 de minute de reacție, rata de conversie a alcalinei sării duble și rata de oxidare a ceriului au atins peste 96%.
Data publicării: 09 mai 2023