सेरियमचे वायु ऑक्सिडेशन वेगळे करणे

एअर ऑक्सिडेशन पद्धत ही ऑक्सिडेशन पद्धत आहे जी हवेतील ऑक्सिजनचा ऑक्सिडायझेशन करण्यासाठी वापर करतेसेरिअमविशिष्ट परिस्थितीत टेट्राव्हॅलेंट करण्यासाठी. या पद्धतीमध्ये विशेषत: हवेत फ्लोरोकार्बन सिरीयम ओअर कॉन्सन्ट्रेट, रेअर अर्थ ऑक्सॅलेट्स आणि कार्बोनेट भाजणे (भाजणे ऑक्सिडेशन म्हणून ओळखले जाते) किंवा दुर्मिळ पृथ्वी हायड्रॉक्साईड्स (कोरड्या हवेचे ऑक्सिडेशन) भाजणे किंवा दुर्मिळ पृथ्वी हायड्रॉक्साईड स्लरी (ओले एअर ऑक्सिडेशन) मध्ये हवेचा समावेश करणे समाविष्ट आहे.

1, रोस्टिंग ऑक्सिडेशन

फ्लोरोकार्बन सेरिअम कॉन्सन्ट्रेट हवेत ५०० डिग्री सेल्सियसवर भाजणे किंवा बाययुनेबो रेअर अर्थ कॉन्सन्ट्रेट सोडियम कार्बोनेटसह ६००-७०० डिग्री सेल्सियसवर भाजणे. दुर्मिळ पृथ्वीच्या खनिजांच्या विघटनादरम्यान, खनिजांमधील सेरिअमचे टेट्राव्हॅलेंटमध्ये ऑक्सीकरण केले जाते. वेगळे करण्याच्या पद्धतीसेरिअमकॅलक्लाइंड उत्पादनांमधून दुर्मिळ अर्थ सल्फेट दुहेरी मीठ पद्धत, सॉल्व्हेंट काढण्याची पद्धत इ.

च्या ऑक्सिडेशन roasting व्यतिरिक्तदुर्मिळ पृथ्वीएकाग्रता, दुर्मिळ पृथ्वी ऑक्सलेट आणि दुर्मिळ पृथ्वी कार्बोनेट सारख्या क्षारांचे वायु वातावरणात भाजलेले विघटन होते आणि सेरिअमचे CeO2 मध्ये ऑक्सीकरण होते. भाजून मिळणाऱ्या दुर्मिळ पृथ्वी ऑक्साईड मिश्रणाची चांगली विद्राव्यता सुनिश्चित करण्यासाठी, भाजण्याचे तापमान खूप जास्त नसावे, सामान्यतः 700 आणि 800 ℃ दरम्यान. ऑक्साइड 1-1.5mol/L सल्फ्यूरिक ऍसिड द्रावणात किंवा 4-5mol/L नायट्रिक ऍसिडच्या द्रावणात विसर्जित केले जाऊ शकतात. सल्फ्यूरिक ऍसिड आणि नायट्रिक ऍसिडसह भाजलेल्या धातूचे लीचिंग करताना, सेरिअम प्रामुख्याने टेट्राव्हॅलेंट स्वरूपात द्रावणात प्रवेश करते. पहिल्यामध्ये सुमारे 45 ℃ वर 50g/L REO असलेले दुर्मिळ पृथ्वी सल्फेट द्रावण मिळवणे आणि नंतर P204 निष्कर्षण पद्धती वापरून सेरियम डायऑक्साइड तयार करणे समाविष्ट आहे; नंतरचे 80-85 ℃ तापमानात 150-200g/L चे REO असलेले दुर्मिळ पृथ्वी नायट्रेट द्रावण तयार करणे आणि नंतर सिरियम वेगळे करण्यासाठी TBP निष्कर्षण वापरणे समाविष्ट आहे.

जेव्हा दुर्मिळ पृथ्वी ऑक्साईड सौम्य सल्फ्यूरिक ऍसिड किंवा नायट्रिक ऍसिडसह विरघळतात तेव्हा CeO2 तुलनेने अघुलनशील असते. त्यामुळे, CeO2 ची विद्राव्यता सुधारण्यासाठी विरघळण्याच्या नंतरच्या टप्प्यात उत्प्रेरक म्हणून द्रावणात थोड्या प्रमाणात हायड्रोफ्लोरिक ऍसिड जोडणे आवश्यक आहे.

2, कोरड्या हवेचे ऑक्सीकरण

रेअर अर्थ हायड्रॉक्साईड कोरड्या भट्टीत ठेवा आणि हवेशीर परिस्थितीत 100-120 डिग्री सेल्सियस तापमानात 16-24 तासांसाठी ऑक्सिडाइझ करा. ऑक्सिडेशन प्रतिक्रिया खालीलप्रमाणे आहे:

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

सेरियमचा ऑक्सिडेशन दर 97% पर्यंत पोहोचू शकतो. जर ऑक्सिडेशन तापमान आणखी 140 ℃ पर्यंत वाढवले ​​तर, ऑक्सिडेशन वेळ 4-6 तासांपर्यंत कमी केला जाऊ शकतो आणि सेरिअमचा ऑक्सीकरण दर देखील 97% ~ 98% पर्यंत पोहोचू शकतो. कोरड्या हवेच्या ऑक्सिडेशन प्रक्रियेमुळे मोठ्या प्रमाणात धूळ आणि खराब श्रम परिस्थिती निर्माण होते, जी सध्या मुख्यतः प्रयोगशाळेत वापरली जाते.

3, वातावरणातील ओल्या हवेचे ऑक्सीकरण

रेअर अर्थ हायड्रॉक्साईड पाण्यात मिसळून स्लरी तयार करा, REO एकाग्रता 50-70g/L पर्यंत नियंत्रित करा, स्लरीची क्षारता 0.15-0.30mol/L पर्यंत वाढवण्यासाठी NaOH जोडा आणि 85 ℃ पर्यंत गरम केल्यावर थेट हवा द्या. स्लरीमधील सर्व त्रिसंयोजक सिरिअम ते टेट्राव्हॅलेंट सेरिअममध्ये ऑक्सिडाइझ करा. ऑक्सिडेशन प्रक्रियेदरम्यान, पाण्याचे बाष्पीभवन तुलनेने मोठे असते, म्हणून दुर्मिळ पृथ्वीची अधिक स्थिर एकाग्रता राखण्यासाठी कोणत्याही वेळी विशिष्ट प्रमाणात पाणी पूरक केले पाहिजे. जेव्हा प्रत्येक बॅचमध्ये 40L स्लरीचे ऑक्सीकरण केले जाते, तेव्हा ऑक्सिडेशन वेळ 4-5 तास असतो आणि सेरिअमचा ऑक्सीकरण दर 98% पर्यंत पोहोचू शकतो. जेव्हा प्रत्येक वेळी 8m3 रेअर अर्थ हायड्रॉक्साईड स्लरीचे ऑक्सीकरण केले जाते, तेव्हा हवेचा प्रवाह दर 8-12m3/मिनट असतो आणि ऑक्सिडेशन वेळ 15h पर्यंत वाढवला जातो, तेव्हा सेरिअमचा ऑक्सीकरण दर 97%~98% पर्यंत पोहोचू शकतो.

वातावरणातील ओल्या हवेच्या ऑक्सिडेशन पद्धतीची वैशिष्ट्ये अशी आहेत: सेरिअमचा उच्च ऑक्सिडेशन दर, मोठे आउटपुट, चांगली कामाची परिस्थिती, साधे ऑपरेशन आणि ही पद्धत सामान्यतः उद्योगात क्रूड सेरियम डायऑक्साइड तयार करण्यासाठी वापरली जाते.

4, दाबलेल्या ओल्या हवेचे ऑक्सीकरण

सामान्य दाबाखाली, हवेच्या ऑक्सिडेशनला जास्त वेळ लागतो आणि लोक दाब वापरून ऑक्सिडेशन वेळ कमी करतात. हवेच्या दाबात वाढ, म्हणजेच प्रणालीमध्ये ऑक्सिजनचा आंशिक दाब वाढणे, द्रावणातील ऑक्सिजनचे विघटन आणि ऑक्सिजनच्या पृष्ठभागावर दुर्मिळ पृथ्वीच्या हायड्रॉक्साईड कणांच्या प्रसारास अनुकूल आहे, त्यामुळे ऑक्सिडेशन प्रक्रियेस गती मिळते.

रेअर अर्थ हायड्रॉक्साइड पाण्यात मिसळा सुमारे 60g/L, सोडियम हायड्रॉक्साईडसह pH 13 वर समायोजित करा, तापमान सुमारे 80 ℃ पर्यंत वाढवा, ऑक्सिडेशनसाठी हवा आणा, 0.4MPa वर दाब नियंत्रित करा आणि 1 तासासाठी ऑक्सिडाइझ करा. सेरियमचा ऑक्सिडेशन दर 95% पेक्षा जास्त पोहोचू शकतो. वास्तविक उत्पादनात, ऑक्सिडेशन कच्चा माल दुर्मिळ पृथ्वी हायड्रॉक्साइड अल्कली रूपांतरणाद्वारे दुर्मिळ पृथ्वी सोडियम सल्फेट कॉम्प्लेक्स मिठाच्या वर्षावद्वारे प्राप्त केला जातो. प्रक्रिया कमी करण्यासाठी, विशिष्ट दाब आणि तापमान राखून, प्रेशराइज्ड ऑक्सिडेशन टाकीमध्ये दुर्मिळ पृथ्वी सोडियम सल्फेट जटिल मीठ आणि अल्कधर्मी द्रावणाचा वर्षाव जोडला जाऊ शकतो. कॉम्प्लेक्स मिठातील दुर्मिळ पृथ्वीला दुर्मिळ पृथ्वीच्या हायड्रॉक्साईडमध्ये रूपांतरित करण्यासाठी हवा किंवा समृद्ध ऑक्सिजनचा परिचय करून दिला जाऊ शकतो आणि त्याच वेळी, त्यातील Ce (OH) 3 चे Ce (OH) 4 मध्ये ऑक्सीकरण केले जाऊ शकते.

दबावाच्या परिस्थितीत, जटिल मिठाचा अल्कली रूपांतरण दर, सिरियमचा ऑक्सिडेशन दर आणि सेरिअमचा ऑक्सीकरण दर सर्व सुधारले जातात. 45 मिनिटांच्या प्रतिक्रियेनंतर, दुहेरी मीठ अल्कलीचा रूपांतरण दर आणि सेरियमचा ऑक्सीकरण दर 96% पेक्षा जास्त पोहोचला.