सेरियमको हावा अक्सिडेशन पृथकीकरण

वायु अक्सिडेशन विधि भनेको हावामा रहेको अक्सिजनलाई अक्सिडेशन गर्न प्रयोग गर्ने एक अक्सिडेशन विधि हो।सेरियमनिश्चित परिस्थितिहरूमा टेट्राभ्यालेन्टमा। यस विधिमा सामान्यतया फ्लोरोकार्बन सेरियम अयस्क सांद्रता, दुर्लभ पृथ्वी अक्सालेट र कार्बोनेटहरू हावामा भुट्ने (रोस्टिङ अक्सिडेशन भनेर चिनिन्छ) वा दुर्लभ पृथ्वी हाइड्रोक्साइडहरू (सुक्खा हावा अक्सिडेशन) भुट्ने वा दुर्लभ पृथ्वी हाइड्रोक्साइड स्लरी (भिजेको हावा अक्सिडेशन) मा हावा घुसाउने समावेश हुन्छ।

१, भुटेको अक्सिडेशन

फ्लोरोकार्बन सेरियम कन्सेन्ट्रेटलाई ५०० डिग्री सेल्सियसमा हावामा भुट्ने वा ६००-७०० डिग्री सेल्सियसमा हावामा सोडियम कार्बोनेटसँग बैयुनेबो दुर्लभ पृथ्वी कन्सेन्ट्रेटलाई भुट्ने। दुर्लभ पृथ्वी खनिजहरूको विघटनको क्रममा, खनिजहरूमा रहेको सेरियमलाई टेट्राभ्यालेन्टमा अक्सिडाइज गरिन्छ। अलग गर्ने विधिहरूसेरियमक्याल्साइन गरिएका उत्पादनहरूबाट दुर्लभ पृथ्वी सल्फेट डबल नुन विधि, विलायक निकासी विधि, आदि समावेश छन्।

अक्सिडेशन रोस्टिङको अतिरिक्तदुर्लभ पृथ्वीसांद्रता, दुर्लभ पृथ्वी अक्सालेट र दुर्लभ पृथ्वी कार्बोनेट जस्ता लवणहरू हावाको वायुमण्डलमा भुट्ने विघटनबाट गुज्रन्छन्, र सेरियमलाई CeO2 मा अक्सिडाइज गरिन्छ। भुटेर प्राप्त दुर्लभ पृथ्वी अक्साइड मिश्रणको राम्रो घुलनशीलता सुनिश्चित गर्न, भुट्ने तापमान धेरै उच्च हुनु हुँदैन, सामान्यतया 700 र 800 ℃ बीचमा। अक्साइडहरू 1-1.5mol/L सल्फ्यूरिक एसिड घोल वा 4-5mol/L नाइट्रिक एसिड घोलमा घुलनशील गर्न सकिन्छ। सल्फ्यूरिक एसिड र नाइट्रिक एसिडसँग भुटेको अयस्क लिच गर्दा, सेरियम मुख्यतया टेट्राभ्यालेन्ट रूपमा घोलमा प्रवेश गर्दछ। पहिलेमा लगभग 45 ℃ मा 50g/L REO भएको दुर्लभ पृथ्वी सल्फेट घोल प्राप्त गर्ने, र त्यसपछि P204 निकासी विधि प्रयोग गरेर सेरियम डाइअक्साइड उत्पादन गर्ने समावेश छ; पछिल्लोमा 80-85 ℃ को तापक्रममा 150-200g/L को REO भएको दुर्लभ पृथ्वी नाइट्रेट घोल तयार गर्ने, र त्यसपछि सेरियम अलग गर्न TBP निकासी प्रयोग गर्ने समावेश छ।

जब दुर्लभ पृथ्वी अक्साइडहरूलाई पातलो सल्फ्यूरिक एसिड वा नाइट्रिक एसिडसँग घुलनशील गरिन्छ, CeO2 अपेक्षाकृत अघुलनशील हुन्छ। त्यसकारण, CeO2 को घुलनशीलता सुधार गर्न विघटनको पछिल्लो चरणमा उत्प्रेरकको रूपमा घोलमा थोरै मात्रामा हाइड्रोफ्लोरिक एसिड थप्नु आवश्यक छ।

२, सुख्खा हावाको अक्सीकरण

दुर्लभ पृथ्वी हाइड्रोक्साइडलाई सुकाउने भट्टीमा राख्नुहोस् र यसलाई १००-१२० ℃ मा १६-२४ घण्टाको लागि हावा चल्ने अवस्थामा अक्सिडाइज गर्नुहोस्। अक्सिडाइजेशन प्रतिक्रिया निम्नानुसार छ:

४Ce(OH)३+O2+2H2O=४Ce(OH)४

सेरियमको अक्सिडेशन दर ९७% सम्म पुग्न सक्छ। यदि अक्सिडेशन तापमान १४० डिग्री सेल्सियससम्म बढाइयो भने, अक्सिडेशन समय ४-६ घण्टामा घटाउन सकिन्छ, र सेरियमको अक्सिडेशन दर पनि ९७% ~ ९८% सम्म पुग्न सक्छ। सुख्खा हावा अक्सिडेशन प्रक्रियाले ठूलो मात्रामा धुलो र खराब श्रम अवस्था उत्पादन गर्दछ, जुन हाल मुख्यतया प्रयोगशालामा प्रयोग गरिन्छ।

३, वायुमण्डलीय भिजेको हावाको अक्सिडेशन

दुर्लभ पृथ्वी हाइड्रोक्साइडलाई पानीमा मिसाएर स्लरी बनाउनुहोस्, REO सांद्रतालाई ५०-७० ग्राम/लिटरमा नियन्त्रण गर्नुहोस्, स्लरीको क्षारीयता ०.१५-०.३० मोल/लिटरमा बढाउन NaOH थप्नुहोस्, र ८५ ℃ मा तताउँदा, स्लरीमा रहेका सबै त्रिसंयोजक सेरियमलाई टेट्रासंयोजक सेरियममा अक्सिडाइज गर्न सिधै हावा प्रविष्ट गर्नुहोस्। अक्सिडेशन प्रक्रियाको क्रममा, पानीको वाष्पीकरण अपेक्षाकृत ठूलो हुन्छ, त्यसैले दुर्लभ पृथ्वीको स्थिर सांद्रता कायम राख्न कुनै पनि समयमा निश्चित मात्रामा पानी पूरक गर्नुपर्छ। प्रत्येक ब्याचमा ४० लिटर स्लरी अक्सिडाइज हुँदा, अक्सिडेशन समय ४-५ घण्टा हुन्छ, र सेरियमको अक्सिडेशन दर ९८% पुग्न सक्छ। जब ८ मी३ दुर्लभ पृथ्वी हाइड्रोक्साइड स्लरी प्रत्येक पटक अक्सिडाइज गरिन्छ, हावा प्रवाह दर ८-१२ मी३/मिनेट हुन्छ, र अक्सिडेशन समय १५ घण्टामा बढाइन्छ, सेरियमको अक्सिडेशन दर ९७% ~ ९८% सम्म पुग्न सक्छ।

वायुमण्डलीय भिजेको हावाको अक्सिडेशन विधिका विशेषताहरू हुन्: सेरियमको उच्च अक्सिडेशन दर, ठूलो उत्पादन, राम्रो काम गर्ने अवस्था, सरल सञ्चालन, र यो विधि सामान्यतया उद्योगमा कच्चा सेरियम डाइअक्साइड उत्पादन गर्न प्रयोग गरिन्छ।

४, दबाबयुक्त भिजेको हावाको अक्सिडेशन

सामान्य चापमा, हावाको अक्सिडेशनमा धेरै समय लाग्छ, र मानिसहरूले दबाब प्रयोग गरेर अक्सिडेशन समय छोटो पार्छन्। हावाको चापमा वृद्धि, अर्थात्, प्रणालीमा अक्सिजनको आंशिक चापमा वृद्धि, घोलमा अक्सिजनको विघटन र दुर्लभ पृथ्वी हाइड्रोक्साइड कणहरूको सतह प्रसारमा अक्सिजनको प्रसारको लागि अनुकूल हुन्छ, जसले गर्दा अक्सिडेशन प्रक्रिया तीव्र हुन्छ।

दुर्लभ पृथ्वी हाइड्रोक्साइडलाई पानीमा लगभग ६० ग्राम/लिटरमा मिसाउनुहोस्, pH लाई १३ मा सोडियम हाइड्रोक्साइडसँग मिलाउनुहोस्, तापक्रम लगभग ८० ℃ मा बढाउनुहोस्, अक्सिडेशनको लागि हावा परिचय गराउनुहोस्, ०.४MPa मा दबाब नियन्त्रण गर्नुहोस्, र १ घण्टाको लागि अक्सिडाइज गर्नुहोस्। सेरियमको अक्सिडेशन दर ९५% भन्दा बढी पुग्न सक्छ। वास्तविक उत्पादनमा, दुर्लभ पृथ्वी सोडियम सल्फेट जटिल नुनको वर्षा मार्फत क्षारीय रूपान्तरणद्वारा अक्सिडेशन कच्चा पदार्थ दुर्लभ पृथ्वी हाइड्रोक्साइड प्राप्त गरिन्छ। प्रक्रियालाई छोटो बनाउनको लागि, दुर्लभ पृथ्वी सोडियम सल्फेट जटिल नुन र क्षारीय घोलको वर्षालाई निश्चित दबाब र तापक्रम कायम राख्दै दबाबयुक्त अक्सिडेशन ट्याङ्कीमा थप्न सकिन्छ। जटिल नुनमा रहेको दुर्लभ पृथ्वीलाई दुर्लभ पृथ्वी हाइड्रोक्साइडमा रूपान्तरण गर्न हावा वा समृद्ध अक्सिजन परिचय गराउन सकिन्छ, र एकै समयमा, यसमा रहेको Ce (OH) 3 लाई Ce (OH) 4 मा अक्सिडाइज गर्न सकिन्छ।

दबाबयुक्त अवस्थामा, जटिल नुनको क्षार रूपान्तरण दर, सेरियमको अक्सिडेशन दर, र सेरियमको अक्सिडेशन दर सबै सुधार हुन्छन्। ४५ मिनेटको प्रतिक्रिया पछि, दोहोरो नुन क्षारको रूपान्तरण दर र सेरियमको अक्सिडेशन दर ९६% भन्दा बढी पुग्यो।