El método de oxidación del aire es un método de oxidación que utiliza oxígeno en el aire para oxidar.cerioa tetravalente bajo ciertas condiciones. Este método generalmente implica tostar concentrado de mineral de cerio fluorocarbonado, oxalatos de tierras raras y carbonatos en el aire (conocido como oxidación por tostación) o tostar hidróxidos de tierras raras (oxidación con aire seco) o introducir aire en una suspensión de hidróxidos de tierras raras (oxidación con aire húmedo) para su oxidación.
1. Oxidación por tostado
Tostar el concentrado de fluorocarbono y cerio al aire a 500 ℃ o tostar el concentrado de tierras raras de Baiyunebo con carbonato de sodio al aire a 600-700 ℃. Durante la descomposición de los minerales de tierras raras, el cerio de los minerales se oxida a tetravalente. Los métodos para separarceriode productos calcinados incluyen el método de doble sal de sulfato de tierras raras, el método de extracción con solvente, etc.
Además del tostado por oxidación detierras rarasconcentrado, sales como el oxalato de tierras raras y el carbonato de tierras raras se descomponen por tostación en una atmósfera de aire y el cerio se oxida a CeO2. Para garantizar una buena solubilidad de la mezcla de óxidos de tierras raras obtenida mediante tostación, la temperatura de tostación no debe ser demasiado alta, normalmente entre 700 y 800 ℃. Los óxidos se pueden disolver en una solución de ácido sulfúrico de 1 a 1,5 mol/l o en una solución de ácido nítrico de 4 a 5 mol/l. Cuando se lixivia mineral tostado con ácido sulfúrico y ácido nítrico, el cerio ingresa a la solución principalmente en forma tetravalente. El primero implica obtener una solución de sulfato de tierras raras que contiene 50 g/L de REO a aproximadamente 45 ℃ y luego producir dióxido de cerio utilizando el método de extracción P204; Esto último implica preparar una solución de nitrato de tierras raras que contiene REO de 150 a 200 g/l a una temperatura de 80 a 85 ℃ y luego utilizar la extracción con TBP para separar el cerio.
Cuando los óxidos de tierras raras se disuelven con ácido sulfúrico diluido o ácido nítrico, el CeO2 es relativamente insoluble. Por lo tanto, es necesario agregar una pequeña cantidad de ácido fluorhídrico a la solución como catalizador en la última etapa de disolución para mejorar la solubilidad del CeO2.
2 、 Oxidación por aire seco
Coloque el hidróxido de tierras raras en un horno de secado y óxídelo en condiciones ventiladas a 100-120 ℃ durante 16-24 horas. La reacción de oxidación es la siguiente:
4Ce(OH)3+O2+2H2O=4Ce(OH)4
La tasa de oxidación del cerio puede alcanzar el 97%. Si la temperatura de oxidación se aumenta aún más a 140 ℃, el tiempo de oxidación se puede acortar a 4-6 horas y la tasa de oxidación del cerio también puede alcanzar el 97% ~ 98%. El proceso de oxidación con aire seco produce gran cantidad de polvo y malas condiciones laborales, que actualmente se utilizan principalmente en el laboratorio.
3. Oxidación del aire húmedo atmosférico.
Mezcle hidróxido de tierras raras con agua para formar una suspensión, controle la concentración de REO a 50-70 g/L, agregue NaOH para aumentar la alcalinidad de la suspensión a 0,15-0,30 mol/L y, cuando se caliente a 85 ℃, introduzca aire directamente para oxidar todo el cerio trivalente en la suspensión a cerio tetravalente. Durante el proceso de oxidación, la evaporación del agua es relativamente grande, por lo que se debe complementar una cierta cantidad de agua en cualquier momento para mantener una concentración más estable de tierras raras. Cuando se oxidan 40 litros de suspensión en cada lote, el tiempo de oxidación es de 4 a 5 horas y la tasa de oxidación del cerio puede alcanzar el 98%. Cuando se oxidan 8 m3 de lechada de hidróxido de tierras raras cada vez, el caudal de aire es de 8-12 m3/min y el tiempo de oxidación se aumenta a 15 h, la tasa de oxidación del cerio puede alcanzar el 97 % ~ 98 %.
Las características del método de oxidación atmosférica con aire húmedo son: alta tasa de oxidación del cerio, gran rendimiento, buenas condiciones de trabajo, operación simple y este método se usa comúnmente en la industria para producir dióxido de cerio crudo.
4. Oxidación por aire húmedo presurizado.
Bajo presión normal, la oxidación del aire lleva más tiempo y las personas acortan el tiempo de oxidación usando presión. El aumento de la presión del aire, es decir, el aumento de la presión parcial de oxígeno en el sistema, favorece la disolución del oxígeno en la solución y la difusión de oxígeno a la superficie de las partículas de hidróxido de tierras raras, acelerando así el proceso de oxidación.
Mezcle hidróxido de tierras raras con agua a aproximadamente 60 g/L, ajuste el pH a 13 con hidróxido de sodio, aumente la temperatura a aproximadamente 80 ℃, introduzca aire para la oxidación, controle la presión a 0,4 MPa y oxide durante 1 hora. La tasa de oxidación del cerio puede alcanzar más del 95%. En la producción real, la materia prima de oxidación, el hidróxido de tierras raras, se obtiene mediante conversión alcalina mediante precipitación de sal compleja de sulfato de sodio de tierras raras. Para acortar el proceso, la precipitación de sal compleja de sulfato de sodio de tierras raras y solución alcalina se puede agregar a un tanque de oxidación presurizado, manteniendo una cierta presión y temperatura. Se puede introducir aire u oxígeno rico para convertir las tierras raras de la sal compleja en hidróxidos de tierras raras y, al mismo tiempo, el Ce (OH) 3 que contiene se puede oxidar a Ce (OH) 4.
En condiciones presurizadas, se mejoran la tasa de conversión alcalina de la sal compleja, la tasa de oxidación del cerio y la tasa de oxidación del cerio. Después de 45 minutos de reacción, la tasa de conversión de la sal doble alcalina y la tasa de oxidación del cerio alcanzaron más del 96%.
Hora de publicación: 09-mayo-2023