فصل أكسدة الهواء للسيريوم

طريقة أكسدة الهواء هي طريقة أكسدة تستخدم الأكسجين الموجود في الهواء للأكسدةالسيريومإلى رباعي التكافؤ في ظل ظروف معينة. تشتمل هذه الطريقة عادةً على تحميص مركز خام السيريوم الفلوروكربوني، وأكسالات الأتربة النادرة، والكربونات في الهواء (المعروفة باسم أكسدة التحميص) أو تحميص هيدروكسيدات الأتربة النادرة (أكسدة الهواء الجاف) أو إدخال الهواء في ملاط ​​هيدروكسيدات الأتربة النادرة (أكسدة الهواء الرطب) للأكسدة.

1- أكسدة التحميص

تحميص تركيز السيريوم الفلوروكربوني في الهواء عند درجة حرارة 500 درجة مئوية أو تحميص مركز بايونيبو للأتربة النادرة مع كربونات الصوديوم في الهواء عند درجة حرارة 600-700 درجة مئوية. أثناء تحلل المعادن الأرضية النادرة، يتأكسد السيريوم الموجود في المعادن إلى رباعي التكافؤ. طرق الفصلالسيريوممن المنتجات المكلسة تشمل طريقة الملح المزدوج للكبريتات الأرضية النادرة، وطريقة الاستخلاص بالمذيبات، وما إلى ذلك.

بالإضافة إلى تحميص الأكسدةالأرض النادرةمركزًا، تخضع الأملاح مثل أكسالات الأتربة النادرة وكربونات الأتربة النادرة لتحلل التحميص في جو هوائي، ويتأكسد السيريوم إلى CeO2. لضمان ذوبان جيد لخليط أكسيد الأرض النادر الذي يتم الحصول عليه عن طريق التحميص، يجب ألا تكون درجة حرارة التحميص مرتفعة جدًا، عادة ما بين 700 و800 درجة مئوية. يمكن إذابة الأكاسيد في محلول حمض الكبريتيك 1-1.5 مول/لتر أو محلول حمض النيتريك 4-5 مول/لتر. عند ترشيح الخام المحمص بحمض الكبريتيك وحمض النيتريك، يدخل السيريوم بشكل أساسي إلى المحلول في شكل رباعي التكافؤ. يتضمن الأول الحصول على محلول كبريتات أرضية نادرة يحتوي على 50 جم/لتر من REO عند حوالي 45 درجة مئوية، ومن ثم إنتاج ثاني أكسيد السيريوم باستخدام طريقة الاستخلاص P204؛ يتضمن الأخير تحضير محلول نترات الأرض النادرة الذي يحتوي على REO بنسبة 150-200 جم/لتر عند درجة حرارة 80-85 درجة مئوية، ثم استخدام استخراج TBP لفصل السيريوم.

عندما يتم إذابة أكاسيد الأتربة النادرة مع حمض الكبريتيك المخفف أو حمض النيتريك، يكون CeO2 غير قابل للذوبان نسبيًا. لذلك، يجب إضافة كمية صغيرة من حمض الهيدروفلوريك إلى المحلول كمحفز في المرحلة اللاحقة من الذوبان لتحسين قابلية ذوبان CeO2.

2، أكسدة الهواء الجاف

ضع هيدروكسيد الأرض النادرة في فرن تجفيف وأكسده تحت ظروف جيدة التهوية عند درجة حرارة 100-120 درجة مئوية لمدة 16-24 ساعة. تفاعل الأكسدة هو كما يلي:

4Ce(OH)3+O2+2H2O=4Ce(OH)4

يمكن أن يصل معدل أكسدة السيريوم إلى 97%. إذا تمت زيادة درجة حرارة الأكسدة إلى 140 درجة مئوية، فيمكن تقصير وقت الأكسدة إلى 4-6 ساعات، ويمكن أن يصل معدل أكسدة السيريوم أيضًا إلى 97% ~ 98%. تنتج عملية أكسدة الهواء الجاف كمية كبيرة من الغبار وظروف العمل السيئة، والتي تستخدم حاليًا بشكل أساسي في المختبر.

3، أكسدة الهواء الرطب في الغلاف الجوي

امزج هيدروكسيد الأتربة النادرة مع الماء لتكوين ملاط، وتحكم في تركيز REO إلى 50-70 جم/لتر، وأضف NaOH لزيادة قلوية الملاط إلى 0.15-0.30 مول/لتر، وعند تسخينه إلى 85 درجة مئوية، قم بإدخال الهواء مباشرة إلى أكسدة كل السيريوم ثلاثي التكافؤ الموجود في الملاط إلى السيريوم رباعي التكافؤ. أثناء عملية الأكسدة، يكون تبخر الماء كبيرًا نسبيًا، لذا يجب إضافة كمية معينة من الماء في أي وقت للحفاظ على تركيز أكثر استقرارًا للأتربة النادرة. عندما يتم أكسدة 40L من الملاط في كل دفعة، فإن وقت الأكسدة يكون 4-5 ساعات، ويمكن أن يصل معدل أكسدة السيريوم إلى 98%. عندما يتم أكسدة 8 م 3 من ملاط ​​هيدروكسيد الأرض النادرة في كل مرة، يكون معدل تدفق الهواء 8-12 م 3 / دقيقة، ويتم زيادة وقت الأكسدة إلى 15 ساعة، يمكن أن يصل معدل أكسدة السيريوم إلى 97٪ ~ 98٪.

خصائص طريقة أكسدة الهواء الرطب في الغلاف الجوي هي: ارتفاع معدل أكسدة السيريوم، والإنتاج الكبير، وظروف العمل الجيدة، والتشغيل البسيط، وتستخدم هذه الطريقة بشكل شائع في الصناعة لإنتاج ثاني أكسيد السيريوم الخام.

4. أكسدة الهواء الرطب المضغوط

في ظل الضغط العادي، تستغرق أكسدة الهواء وقتًا أطول، ويقوم الأشخاص بتقصير وقت الأكسدة باستخدام الضغط. تؤدي زيادة ضغط الهواء، أي زيادة الضغط الجزئي للأكسجين في النظام، إلى إذابة الأكسجين في المحلول وانتشار الأكسجين إلى سطح انتشار جزيئات هيدروكسيد الأرض النادرة، وبالتالي تسريع عملية الأكسدة.

قم بخلط هيدروكسيد الأتربة النادرة مع الماء إلى حوالي 60 جم ​​/ لتر، واضبط الرقم الهيدروجيني إلى 13 باستخدام هيدروكسيد الصوديوم، وارفع درجة الحرارة إلى حوالي 80 درجة مئوية، وأدخل الهواء للأكسدة، وتحكم في الضغط عند 0.4 ميجا باسكال، وأكسد لمدة ساعة واحدة. يمكن أن يصل معدل أكسدة السيريوم إلى أكثر من 95%. في الإنتاج الفعلي، يتم الحصول على المادة الخام المؤكسدة هيدروكسيد الأرض النادرة عن طريق التحويل القلوي من خلال ترسيب ملح معقد كبريتات الصوديوم الأرضية النادرة. من أجل تقصير العملية، يمكن إضافة ترسيب الملح المعقد من كبريتات الصوديوم الأرضية النادرة والمحلول القلوي إلى خزان الأكسدة المضغوط، مع الحفاظ على ضغط ودرجة حرارة معينة. يمكن إدخال الهواء أو الأكسجين الغني لتحويل الأتربة النادرة الموجودة في الملح المعقد إلى هيدروكسيدات أتربة نادرة، وفي نفس الوقت يمكن أكسدة Ce (OH) 3 الموجود فيه إلى Ce (OH) 4.

في ظل ظروف الضغط، يتم تحسين معدل التحويل القلوي للملح المركب، ومعدل أكسدة السيريوم، ومعدل أكسدة السيريوم. وبعد 45 دقيقة من التفاعل، وصل معدل تحويل الملح المزدوج القلوي ومعدل أكسدة السيريوم إلى أكثر من 96%.