فصل أكسدة الهواء من السيريوم

طريقة أكسدة الهواء هي طريقة أكسدة تستخدم الأكسجين في الهواء للأكسدةالسيريومإلى Tetravalent في ظل ظروف معينة. تتضمن هذه الطريقة عادةً تركيز خام السيريوم الفلوريوكربوني ، والأكسالات الأرضية النادرة ، والكربونات في الهواء (المعروفة باسم أكسدة التحميص) أو تحميص هيدروكسيدات الأرض النادرة (أكسدة الهواء الجاف) أو إدخال الهواء في الملاط الهيدروكسيدات الأرضية النادرة (أكسدة الهواء الرطب) للأكسدة.

1 、 تحميص الأكسدة

تحميص سيريوم الفلوروكربون يركز في الهواء عند 500 ℃ أو تحميص تركيز الأرض النادرة مع كربونات الصوديوم في الهواء في 600-700 ℃. أثناء تحلل المعادن الأرضية النادرة ، يتأكسد السيريوم في المعادن إلى رباعي. طرق الانفصالالسيريوممن المنتجات المكلسة تشمل طريقة كبريتات الأرض المزدوجة نادرة ، طريقة استخراج المذيبات ، إلخ.

بالإضافة إلى تحميص الأكسدةأرض نادرةالتركيز ، الأملاح مثل أكسالات الأرض النادرة وكربونات الأرض النادرة تخضع للتحلل التحميص في جو هواء ، ويتم أكسدة السيريوم إلى الرئيس التنفيذي. لضمان ذوبان جيد لخليط أكسيد الأرض النادر الذي تم الحصول عليه عن طريق التحميص ، يجب ألا تكون درجة حرارة التحميص مرتفعة للغاية ، وعادة ما تكون بين 700 و 800 ℃. يمكن إذابة الأكاسيد في محلول حمض الكبريتيك 1-1.5 مللي أمبير أو محلول حمض النيتريك 4-5MOL/L. عند ترشيح خام محمص مع حمض الكبريتيك وحمض النيتريك ، يدخل السيريوم بشكل رئيسي محلول في شكل رباعي. الأول يتضمن الحصول على محلول كبريتات أرضية نادرة يحتوي على 50G/L Reo عند حوالي 45 ℃ ، ثم إنتاج ثاني أكسيد السيريوم باستخدام طريقة استخراج P204 ؛ يتضمن هذا الأخير إعداد محلول نترات أرضي نادر يحتوي على REO من 150-200 جم/لتر عند درجة حرارة 80-85 ℃ ، ثم باستخدام استخراج TBP لفصل السيريوم.

عندما يتم إذابة أكاسيد الأرض 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 الأخيرة من الذوبان لتحسين قابلية الذوبان في الرئيس التنفيذي.

2 、 أكسدة الهواء الجاف

ضع هيدروكسيد الأرض النادر في فرن التجفيف ويؤكسده في ظل ظروف تم التهوية في 100-120 ℃ لمدة 16-24 ساعة. تفاعل الأكسدة على النحو التالي:

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

يمكن أن يصل معدل أكسدة السيريوم إلى 97 ٪. إذا تم زيادة درجة حرارة الأكسدة إلى 140 ℃ ، يمكن 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 الأرض النادر بالماء لتشكيل ملاط ​​، والتحكم في تركيز REO إلى 50-70 جم/لتر ، وأضف NaOH لزيادة قلوية الملاط إلى 0.15-0.30mOL/L ، وعند تسخينها إلى 85 ℃ ، إدخال الهواء مباشرة إلى الأكسدة في السيروم ثلاثي التكافؤ في tetravalent cerium. أثناء عملية الأكسدة ، يكون تبخر الماء كبيرًا نسبيًا ، لذلك يجب استكمال كمية معينة من الماء في أي وقت للحفاظ على تركيز أكثر ثباتًا من الأرض النادرة. عندما يتأكسد 40L من الملاط في كل دفعة ، يكون وقت الأكسدة 4-5 ساعات ، ويمكن أن يصل معدل أكسدة السيريوم إلى 98 ٪. عندما يتأكسد 8m3 من ملاط ​​هيدروكسيد الأرض النادر في كل مرة ، يكون معدل تدفق الهواء 8-12M3/دقيقة ، ويزداد وقت الأكسدة إلى 15 ساعة ، ويمكن أن يصل معدل أكسدة السيريوم إلى 97 ٪ ~ 98 ٪.

خصائص طريقة أكسدة الهواء الرطبة في الغلاف الجوي هي: ارتفاع معدل الأكسدة من السيريوم ، والإخراج الكبير ، وظروف عمل جيدة ، والتشغيل البسيط ، وهذه الطريقة شائعة الاستخدام في الصناعة لإنتاج ثاني أكسيد السيريوم الخام.

4 、 أكسدة الهواء الرطب المضغوط

تحت الضغط الطبيعي ، يستغرق أكسدة الهواء وقتًا أطول ، ويقصر الناس وقت الأكسدة باستخدام الضغط. إن زيادة ضغط الهواء ، أي زيادة الضغط الجزئي للأكسجين في النظام ، تفضي إلى حل الأكسجين في المحلول ونشر الأكسجين إلى انتشار السطح لجزيئات هيدروكسيد الأرض النادرة ، وبالتالي تسريع عملية الأكسدة.

امزج هيدروكسيد الأرض النادر بالماء إلى حوالي 60 جم/لتر ، اضبط درجة الحموضة إلى 13 مع هيدروكسيد الصوديوم ، ورفع درجة الحرارة إلى حوالي 80 ℃ ، ودخل الهواء للأكسدة ، والتحكم في الضغط عند 0.4 ميجا باسا ، والأكسدة لمدة ساعة واحدة. يمكن أن يصل معدل أكسدة السيريوم إلى أكثر من 95 ٪. في الإنتاج الفعلي ، يتم الحصول على مادة هيدروكسيد الأرض النادرة للأكسدة عن طريق التحويل القلوي من خلال هطول الأمطار من ملح كبريتات الصوديوم الأرضية النادرة. من أجل تقصير العملية ، يمكن إضافة هطول الأمطار للملح الكبريتات الصوديوم النادرة ومحلول القلوية إلى خزان أكسدة مضغوط ، مع الحفاظ على ضغط ودرجة حرارة معينة. يمكن تقديم الهواء أو الأكسجين الغني لتحويل الأرض النادرة في الملح المعقد إلى هيدروكسيدات الأرض النادرة ، وفي نفس الوقت ، يمكن أكسدة CE (OH) 3 في CE (OH) 4.

في ظل الظروف المضغوطة ، يتم تحسين معدل التحويل القلوي للملح المعقد ، ومعدل أكسدة السيريوم ، ومعدل أكسدة السيريوم. بعد 45 دقيقة من التفاعل ، بلغ معدل تحويل القلوية الملح المزدوجة ومعدل أكسدة السيريوم أكثر من 96 ٪.