O método de oxidação do ar é um método de oxidação que utiliza oxigênio do ar para oxidarcériopara tetravalente sob certas condições. Este método normalmente envolve torrefação de concentrado de minério de cério fluorocarbonado, oxalatos de terras raras e carbonatos no ar (conhecido como oxidação de torrefação) ou torrefação de hidróxidos de terras raras (oxidação de ar seco) ou introdução de ar em pasta de hidróxidos de terras raras (oxidação de ar úmido) para oxidação.
1、 Oxidação de torrefação
Torrefação do concentrado de fluorocarbono cério ao ar a 500 ℃ ou torrefação do concentrado de terras raras Baiyunebo com carbonato de sódio ao ar a 600-700 ℃. Durante a decomposição de minerais de terras raras, o cério nos minerais é oxidado a tetravalente. Os métodos para separarcériode produtos calcinados incluem método de sal duplo de sulfato de terras raras, método de extração com solvente, etc.
Além da torra por oxidação deterra raraconcentrado, sais como oxalato de terras raras e carbonato de terras raras sofrem decomposição por torrefação em uma atmosfera de ar, e o cério é oxidado em CeO2. Para garantir uma boa solubilidade da mistura de óxidos de terras raras obtida por torra, a temperatura de torra não deve ser muito alta, geralmente entre 700 e 800 ℃. Os óxidos podem ser dissolvidos em solução de ácido sulfúrico 1-1,5mol/L ou solução de ácido nítrico 4-5mol/L. Ao lixiviar minério torrado com ácido sulfúrico e ácido nítrico, o cério entra na solução principalmente na forma tetravalente. O primeiro envolve a obtenção de uma solução de sulfato de terras raras contendo 50g/L REO a cerca de 45 ℃ e, em seguida, a produção de dióxido de cério usando o método de extração P204; Este último envolve a preparação de uma solução de nitrato de terras raras contendo REO de 150-200g/L a uma temperatura de 80-85 ℃ e, em seguida, usando a extração TBP para separar o cério.
Quando os óxidos de terras raras são dissolvidos com ácido sulfúrico diluído ou ácido nítrico, o CeO2 é relativamente insolúvel. Portanto, uma pequena quantidade de ácido fluorídrico precisa ser adicionada à solução como catalisador no estágio posterior de dissolução para melhorar a solubilidade do CeO2.
2、 Oxidação do ar seco
Coloque o hidróxido de terras raras em um forno de secagem e oxide-o sob condições ventiladas a 100-120 ℃ por 16-24 horas. A reação de oxidação é a seguinte:
4Ce(OH)3+O2+2H2O=4Ce(OH)4
A taxa de oxidação do cério pode chegar a 97%. Se a temperatura de oxidação aumentar ainda mais para 140 ℃, o tempo de oxidação pode ser reduzido para 4-6 horas e a taxa de oxidação do cério também pode atingir 97% ~ 98%. O processo de oxidação por ar seco produz grande quantidade de poeira e más condições de trabalho, que atualmente são utilizadas principalmente em laboratório.
3、 Oxidação atmosférica do ar úmido
Misture hidróxido de terras raras com água para formar uma pasta, controle a concentração de REO para 50-70g/L, adicione NaOH para aumentar a alcalinidade da pasta para 0,15-0,30mol/L e, quando aquecido a 85 ℃, introduza ar diretamente para oxidar todo o cério trivalente na pasta em cério tetravalente. Durante o processo de oxidação, a evaporação da água é relativamente grande, portanto, uma certa quantidade de água deve ser suplementada a qualquer momento para manter uma concentração mais estável de terras raras. Quando 40L de pasta são oxidados em cada lote, o tempo de oxidação é de 4-5 horas e a taxa de oxidação do cério pode chegar a 98%. Quando 8m3 de pasta de hidróxido de terras raras são oxidados a cada vez, a taxa de fluxo de ar é de 8-12m3/min e o tempo de oxidação é aumentado para 15h, a taxa de oxidação do cério pode atingir 97% ~ 98%.
As características do método de oxidação do ar úmido atmosférico são: alta taxa de oxidação do cério, grande produção, boas condições de trabalho, operação simples, e este método é comumente usado na indústria para produzir dióxido de cério bruto.
4、 Oxidação de ar úmido pressurizado
Sob pressão normal, a oxidação do ar leva mais tempo e as pessoas encurtam o tempo de oxidação usando pressão. O aumento da pressão do ar, ou seja, o aumento da pressão parcial do oxigênio no sistema, favorece a dissolução do oxigênio na solução e a difusão do oxigênio para a difusão superficial das partículas de hidróxido de terras raras, acelerando assim o processo de oxidação.
Misture hidróxido de terras raras com água até cerca de 60g/L, ajuste o pH para 13 com hidróxido de sódio, aumente a temperatura para cerca de 80 ℃, introduza ar para oxidação, controle a pressão em 0,4 MPa e oxide por 1 hora. A taxa de oxidação do cério pode chegar a mais de 95%. Na produção real, o hidróxido de terras raras da matéria-prima de oxidação é obtido pela conversão alcalina através da precipitação do sal complexo de sulfato de sódio de terras raras. Para encurtar o processo, a precipitação do sal complexo de sulfato de sódio de terras raras e da solução alcalina pode ser adicionada a um tanque de oxidação pressurizado, mantendo uma certa pressão e temperatura. Ar ou oxigênio rico podem ser introduzidos para converter as terras raras no sal complexo em hidróxidos de terras raras e, ao mesmo tempo, Ce (OH) 3 nele pode ser oxidado em Ce (OH) 4.
Sob condições pressurizadas, a taxa de conversão alcalina do sal complexo, a taxa de oxidação do cério e a taxa de oxidação do cério são todas melhoradas. Após 45 minutos de reação, a taxa de conversão do sal duplo alcalino e a taxa de oxidação do cério atingiram mais de 96%.
Horário da postagem: 09 de maio de 2023