El método de oxidación del aire es un método de oxidación que utiliza el oxígeno del aire para oxidar.cerioa tetravalente bajo ciertas condiciones. Este método generalmente implica la tostación de concentrado de mineral de cerio fluorocarbonado, oxalatos y carbonatos de tierras raras en aire (oxidación por tostación), la tostación de hidróxidos de tierras raras (oxidación con aire seco) o la introducción de aire en la suspensión de hidróxidos de tierras raras (oxidación con aire húmedo) para su oxidación.
1、 Oxidación por tostado
Tostación del concentrado de cerio fluorocarbonado al aire a 500 °C o tostación del concentrado de tierras raras Baiyunebo con carbonato de sodio al aire a 600-700 °C. Durante la descomposición de los minerales de tierras raras, el cerio presente en los minerales se oxida a tetravalente. Los métodos de separación...cerioLos 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 y el carbonato de tierras raras se descomponen por tostación en atmósfera de aire, y el cerio se oxida a CeO₂. Para asegurar una buena solubilidad de la mezcla de óxidos de tierras raras obtenida por tostación, la temperatura de tostación no debe ser demasiado alta, generalmente entre 700 y 800 ℃. Los óxidos se pueden disolver en una solución de ácido sulfúrico de 1-1,5 mol/L o en una solución de ácido nítrico de 4-5 mol/L. Al lixiviar el mineral tostado con ácido sulfúrico y ácido nítrico, el cerio entra principalmente en la solución 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 mediante el método de extracción con P₂O₄; el segundo implica preparar una solución de nitrato de tierras raras que contiene 150-200 g/L de REO a una temperatura de 80-85 ℃, y luego usar la extracción con TBP para separar el cerio.
Cuando los óxidos de tierras raras se disuelven con ácido sulfúrico o nítrico diluido, el CeO₂ es relativamente insoluble. Por lo tanto, es necesario añadir una pequeña cantidad de ácido fluorhídrico a la solución como catalizador en la etapa posterior de la disolución para mejorar la solubilidad del CeO₂.
2、 Oxidación con aire seco
Coloque el hidróxido de tierras raras en un horno de secado y óxidelo en condiciones ventiladas a 100-120 °C 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 eleva a 140 °C, el tiempo de oxidación puede acortarse a 4-6 horas, alcanzando también el 97 %-98 %. El proceso de oxidación con aire seco genera una gran cantidad de polvo y malas condiciones de trabajo, por lo que actualmente se utiliza principalmente en laboratorios.
3、 Oxidación atmosférica por aire húmedo
Mezcle hidróxido de tierras raras con agua para formar una suspensión, controle la concentración de REO a 50-70 g/L, añada 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 de la suspensión a cerio tetravalente. Durante el proceso de oxidación, la evaporación de 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 L de suspensión en cada lote, el tiempo de oxidación es de 4-5 horas y la tasa de oxidación del cerio puede alcanzar el 98 %. Cuando se oxidan 8 m³ de suspensión 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 por aire húmedo atmosférico son: alta tasa de oxidación del cerio, gran producción, buenas condiciones de trabajo, operación simple y este método se utiliza comúnmente en la industria para producir dióxido de cerio crudo.
4、 Oxidación con aire húmedo presurizado
A presión normal, la oxidación del aire tarda más, y se acorta mediante el uso de 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 su difusión 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, eleve 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 superar el 95 %. En la producción real, el hidróxido de tierras raras, materia prima para la oxidación, se obtiene por conversión alcalina mediante la precipitación de la sal compleja de sulfato de sodio de tierras raras. Para acortar el proceso, la precipitación de la sal compleja de sulfato de sodio de tierras raras y la solución alcalina se pueden agregar a un tanque de oxidación presurizado, manteniendo una cierta presión y temperatura. Se puede introducir aire u oxígeno rico para convertir la tierra rara en la sal compleja en hidróxidos de tierras raras y, al mismo tiempo, el Ce(OH)₃ que contiene se puede oxidar a Ce(OH)₃.
En condiciones de presión, la tasa de conversión alcalina de la sal compleja, así como la tasa de oxidación del cerio, mejoran. Tras 45 minutos de reacción, la tasa de conversión alcalina de la sal doble y la tasa de oxidación del cerio superaron el 96 %.
Hora de publicación: 09-05-2023