Luftoxidationstrennung von Cer

Die Luftoxidationsmethode ist eine Oxidationsmethode, die Sauerstoff in der Luft nutzt, um zu oxidierenCerunter bestimmten Bedingungen in vierwertiges Metall umgewandelt. Bei dieser Methode werden typischerweise Fluorkohlenwasserstoff-Cererzkonzentrat, Seltenerdoxalate und -carbonate an der Luft geröstet (bekannt als Röstoxidation) oder Seltenerdhydroxide geröstet (Trockenluftoxidation) oder Luft in eine Seltenerdhydroxidaufschlämmung eingeleitet (Nassluftoxidation) zur Oxidation.

1. Röstoxidation

Rösten des Fluorkohlenwasserstoff-Cerkonzentrats 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 das darin enthaltene Cer zu vierwertigem oxidiert. Die Methoden zur TrennungCerAus kalzinierten Produkten können unter anderem die Methode der Doppelsalzextraktion mit Seltenen Erden, die Methode der Lösungsmittelextraktion usw. verwendet werden.

Neben der Oxidationsröstung vonSeltene ErdenKonzentrat, Salze wie Seltenerdoxalat und Seltenerdcarbonat werden in einer Luftatmosphäre durch Rösten zersetzt und Cer wird zu CeO2 oxidiert. Um eine gute Löslichkeit des durch Rösten erhaltenen Seltenerdoxidgemisches zu gewährleisten, sollte die Rösttemperatur nicht zu hoch sein, üblicherweise zwischen 700 und 800 °C. Oxide können in 1–1,5 mol/l Schwefelsäurelösung oder 4–5 mol/l Salpetersäurelösung gelöst werden. Beim Laugen von geröstetem Erz mit Schwefelsäure und Salpetersäure geht Cer hauptsächlich in vierwertiger Form in die Lösung über. Ersteres beinhaltet die Gewinnung einer Seltenerdsulfatlösung mit 50 g/l REO bei etwa 45 °C und die anschließende Herstellung von Cerdioxid mithilfe der P2O4-Extraktionsmethode. Bei Letzterem wird bei einer Temperatur von 80–85 °C eine Seltenerdnitratlösung mit 150–200 g/l REO hergestellt und anschließend mittels TBP-Extraktion das Cer abgetrennt.

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

2. Trockenluftoxidation

Legen 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. Erhöht man die Oxidationstemperatur weiter auf 140 °C, verkürzt sich die Oxidationszeit auf 4–6 Stunden, und die Oxidationsrate von Cer kann ebenfalls 97–98 % erreichen. Der Trockenluftoxidationsprozess erzeugt viel Staub und führt zu schlechten Arbeitsbedingungen, weshalb er derzeit hauptsächlich im Labor angewendet wird.

3. Oxidation atmosphärischer feuchter Luft

Seltenerdhydroxid mit Wasser zu einer Suspension mischen, die REO-Konzentration auf 50–70 g/l einstellen, NaOH hinzufügen, um die Alkalität der Suspension auf 0,15–0,30 mol/l zu erhöhen. Bei Erhitzen auf 85 °C direkt Luft einleiten, um das gesamte dreiwertige Cer in der Suspension zu vierwertigem Cer zu oxidieren. Während des Oxidationsprozesses verdunstet relativ viel Wasser, daher sollte jederzeit eine gewisse Wassermenge nachgefüllt werden, um eine stabile Seltenerdkonzentration zu gewährleisten. Bei der Oxidation von 40 l Suspension pro Charge beträgt die Oxidationszeit 4–5 Stunden, und die Ceroxidationsrate kann 98 % erreichen. Wenn jedes Mal 8 m3 Seltenerdhydroxid-Aufschlämmung oxidiert werden, die Luftdurchflussrate 8–12 m3/min beträgt und die Oxidationszeit auf 15 Stunden erhöht wird, kann die Oxidationsrate von Cer 97 % bis 98 % erreichen.

Die Merkmale der atmosphärischen Nassluftoxidationsmethode sind: hohe Oxidationsrate von Cer, große Leistung, gute Arbeitsbedingungen, einfache Handhabung. Diese Methode wird in der Industrie häufig zur Herstellung von Rohcerdioxid verwendet.

4. Oxidation mit feuchter Druckluft

Unter Normaldruck dauert die Luftoxidation länger, und durch Druck lässt sich die Oxidationszeit verkürzen. Ein Anstieg des Luftdrucks, d. h. ein Anstieg des Sauerstoffpartialdrucks im System, fördert die Auflösung von Sauerstoff in der Lösung und die Diffusion von Sauerstoff zur Oberflächendiffusion von Seltenerdhydroxidpartikeln, wodurch der Oxidationsprozess beschleunigt wird.

Seltenerdhydroxid wird mit Wasser auf etwa 60 g/l gemischt, der pH-Wert mit Natriumhydroxid auf 13 eingestellt, die Temperatur auf etwa 80 °C erhöht, Luft zur Oxidation eingeleitet, der Druck auf 0,4 MPa kontrolliert und 1 Stunde oxidiert. Die Oxidationsrate von Cer kann über 95 % erreichen. In der tatsächlichen Produktion wird das Oxidationsrohmaterial Seltenerdhydroxid durch alkalische Umwandlung durch Ausfällung von Natriumsulfat-Komplexsalz der Seltenen Erden gewonnen. Um den Prozess zu verkürzen, können die Ausfällung des Natriumsulfat-Komplexsalzes der Seltenen Erden und die alkalische Lösung in einen unter Druck stehenden Oxidationstank gegeben werden, wobei ein bestimmter Druck und eine bestimmte Temperatur aufrechterhalten werden. Luft oder sauerstoffreiche Luft können eingeleitet werden, um die Seltenen Erden im Komplexsalz in Seltenerdhydroxide umzuwandeln, und gleichzeitig kann Ce(OH)3 darin zu Ce(OH)4 oxidiert werden.

Unter Druckbedingungen verbessern sich die Alkaliumwandlungsrate des Komplexsalzes, die Oxidationsrate von Cer und die Oxidationsrate von Cer. Nach 45 Minuten Reaktion erreichten die Umwandlungsrate des Doppelsalzalkalis und die Oxidationsrate von Cer über 96 %.