Zerlegung von Cer durch Luftoxidation

Bei der Luftoxidationsmethode handelt es sich um eine Oxidationsmethode, bei der Luftsauerstoff zur Oxidation genutzt wirdCerunter bestimmten Bedingungen in vierwertig umwandeln. Bei dieser Methode werden typischerweise Fluorkohlenstoff-Cererzkonzentrat, Seltenerdoxalate und Carbonate an der Luft geröstet (bekannt als Röstoxidation) oder Seltenerdhydroxide geröstet (Trockenluftoxidation) oder Luft in die Seltenerdhydroxidaufschlämmung eingeleitet (Nassluftoxidation) zur Oxidation.

1、 Röstoxidation

Rösten des Fluorkohlenstoff-Cer-Konzentrats an der Luft bei 500 °C oder Rösten des Baiyunebo-Seltenerdkonzentrats mit Natriumcarbonat an der Luft bei 600–700 °C. Bei der Zersetzung von Seltenerdmineralien wird Cer in den Mineralien zu vierwertigem Cer oxidiert. Die Methoden zum TrennenCeraus kalzinierten Produkten umfassen die Seltenerdsulfat-Doppelsalzmethode, die Lösungsmittelextraktion usw.

Zusätzlich zur Oxidationsröstung vonseltene ErdeKonzentrat, Salze wie Seltenerdoxalat und Seltenerdcarbonat unterliegen einer Röstzersetzung in einer Luftatmosphäre und Cer wird zu CeO2 oxidiert. Um eine gute Löslichkeit der beim Rösten erhaltenen Seltenerdoxidmischung zu gewährleisten, sollte die Rösttemperatur nicht zu hoch sein, normalerweise zwischen 700 und 800 °C. Oxide können in 1-1,5 mol/L Schwefelsäurelösung oder 4-5 mol/L Salpetersäurelösung gelöst werden. Bei der Laugung von geröstetem Erz mit Schwefelsäure und Salpetersäure gelangt Cer hauptsächlich in vierwertiger Form in die Lösung. Ersteres beinhaltet die Gewinnung einer Seltenerdsulfatlösung mit 50 g/L REO bei etwa 45 °C und die anschließende Herstellung von Cerdioxid mithilfe der P204-Extraktionsmethode; Letzteres beinhaltet die Herstellung einer Seltenerdnitratlösung mit einem REO-Gehalt von 150–200 g/L bei einer Temperatur von 80–85 °C und die anschließende TBP-Extraktion zur Abtrennung von Cer.

Wenn Seltenerdoxide mit verdünnter Schwefelsäure oder Salpetersäure gelöst werden, ist CeO2 relativ unlöslich. Daher muss der Lösung im späteren Stadium der Auflösung eine kleine Menge Flusssäure als Katalysator zugesetzt werden, um die Löslichkeit von CeO2 zu verbessern.

2、 Oxidation durch trockene Luft

Geben Sie das Seltenerdhydroxid in einen Trockenofen und oxidieren Sie es unter belüfteten Bedingungen bei 100–120 °C für 16–24 Stunden. Die Oxidationsreaktion läuft wie folgt ab:

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

Die Oxidationsrate von Cer kann 97 % erreichen. Wenn die Oxidationstemperatur weiter auf 140 °C erhöht wird, kann die Oxidationszeit auf 4 bis 6 Stunden verkürzt werden, und die Oxidationsrate von Cer kann ebenfalls 97 % bis 98 % erreichen. Der Trockenluftoxidationsprozess erzeugt eine große Menge Staub und schlechte Arbeitsbedingungen, die derzeit hauptsächlich im Labor herrschen.

3、 Atmosphärische Nassluftoxidation

Mischen Sie Seltenerdhydroxid mit Wasser, um eine Aufschlämmung zu bilden, steuern Sie die REO-Konzentration auf 50–70 g/L, fügen Sie NaOH hinzu, um die Alkalität der Aufschlämmung auf 0,15–0,30 Mol/L zu erhöhen, und führen Sie bei Erwärmung auf 85 °C direkt Luft ein das gesamte dreiwertige Cer in der Aufschlämmung zu vierwertigem Cer oxidieren. Während des Oxidationsprozesses ist die Verdunstung von Wasser relativ groß, daher sollte jederzeit eine bestimmte Menge Wasser ergänzt werden, um eine stabilere Konzentration an Seltenen Erden aufrechtzuerhalten. Wenn in jeder Charge 40 l Schlamm oxidiert werden, beträgt die Oxidationszeit 4 bis 5 Stunden und die Oxidationsrate von Cer kann 98 % erreichen. Wenn jedes Mal 8 m3 Seltenerdhydroxidaufschlämmung oxidiert werden, die Luftströmungsrate 8–12 m3/min beträgt und die Oxidationszeit auf 15 Stunden erhöht wird, kann die Oxidationsrate von Cer 97 % bis 98 % erreichen.

Die Merkmale des atmosphärischen Nassluftoxidationsverfahrens sind: hohe Oxidationsrate von Cer, große Leistung, gute Arbeitsbedingungen, einfache Bedienung, und dieses Verfahren wird in der Industrie häufig zur Herstellung von rohem Cerdioxid verwendet.

4、 Unter Druck stehende Nassluftoxidation

Unter Normaldruck dauert die Luftoxidation länger, und Menschen verkürzen die Oxidationszeit durch die Anwendung von Druck. Die Erhöhung des Luftdrucks, d. h. die Erhöhung des Sauerstoffpartialdrucks im System, begünstigt die Auflösung von Sauerstoff in der Lösung und die Diffusion von Sauerstoff zur Oberflächendiffusion von Seltenerdhydroxidpartikeln, wodurch der Oxidationsprozess beschleunigt wird.

Mischen Sie Seltenerdhydroxid mit Wasser auf etwa 60 g/l, stellen Sie den pH-Wert mit Natriumhydroxid auf 13 ein, erhöhen Sie die Temperatur auf etwa 80 °C, führen Sie Luft zur Oxidation ein, kontrollieren Sie den Druck auf 0,4 MPa und oxidieren Sie 1 Stunde lang. Die Oxidationsrate von Cer kann über 95 % erreichen. In der tatsächlichen Produktion wird der Oxidationsrohstoff Seltenerdhydroxid durch Alkaliumwandlung durch Ausfällung von Seltenerd-Natriumsulfat-Komplexsalz gewonnen. Um den Prozess zu verkürzen, kann die Ausfällung von Seltenerd-Natriumsulfat-Komplexsalz und alkalischer Lösung in einen unter Druck stehenden Oxidationstank gegeben werden, wobei ein bestimmter Druck und eine bestimmte Temperatur aufrechterhalten werden. Luft oder reichhaltiger Sauerstoff können eingeführt werden, um das Seltenerdmetall im Komplexsalz in Seltenerdhydroxide umzuwandeln, und gleichzeitig kann das darin enthaltene Ce (OH) 3 zu Ce (OH) 4 oxidiert werden.

Unter Druckbedingungen werden die Alkaliumwandlungsrate des Komplexsalzes, die Oxidationsrate von Cer und die Oxidationsrate von Cer verbessert. Nach 45 Minuten Reaktionszeit erreichten die Umwandlungsrate des Doppelsalzalkalis und die Oxidationsrate von Cer über 96 %.