सेरियम का वायु ऑक्सीकरण पृथक्करण

वायु ऑक्सीकरण विधि एक ऑक्सीकरण विधि है जो ऑक्सीकरण के लिए हवा में ऑक्सीजन का उपयोग करती हैसैरियमकुछ शर्तों के तहत टेट्रावलेंट के लिए। इस विधि में आम तौर पर फ्लोरोकार्बन सेरियम अयस्क ध्यान केंद्रित करना, दुर्लभ पृथ्वी ऑक्सालेट्स, और हवा में कार्बोनेट (रोस्टिंग ऑक्सीकरण के रूप में जाना जाता है) या दुर्लभ पृथ्वी हाइड्रॉक्साइड्स (शुष्क वायु ऑक्सीकरण) को भूनना या ऑक्सीकरण के लिए दुर्लभ पृथ्वी हाइड्रॉक्साइड स्लरी (गीला वायु ऑक्सीकरण) में हवा का परिचय देना शामिल है।

1 、 भूनना ऑक्सीकरण

फ्लोरोकार्बन सेरियम को भूनना 500 ℃ पर हवा में ध्यान केंद्रित करते हैं या 600-700 ℃ पर हवा में सोडियम कार्बोनेट के साथ बाईयुनबो दुर्लभ पृथ्वी को भूनते हैं। दुर्लभ पृथ्वी खनिजों के अपघटन के दौरान, खनिजों में सेरियम को टेट्रावलेंट के लिए ऑक्सीकरण किया जाता है। अलग करने के तरीकेसैरियमकैल्सीड उत्पादों से दुर्लभ पृथ्वी सल्फेट डबल नमक विधि, विलायक निष्कर्षण विधि, आदि शामिल हैं।

ऑक्सीकरण के अलावा के अलावादुर्लभ पृथ्वीध्यान केंद्रित करें, दुर्लभ पृथ्वी ऑक्सालेट और दुर्लभ पृथ्वी कार्बोनेट जैसे लवण एक वायु वायुमंडल में रोस्टिंग अपघटन से गुजरते हैं, और सेरियम को सीईओ 2 के लिए ऑक्सीकरण किया जाता है। भूनने से प्राप्त दुर्लभ पृथ्वी ऑक्साइड मिश्रण की अच्छी घुलनशीलता सुनिश्चित करने के लिए, भुना हुआ तापमान बहुत अधिक नहीं होना चाहिए, आमतौर पर 700 और 800 ℃ के बीच। ऑक्साइड को 1-1.5mol/l सल्फ्यूरिक एसिड समाधान या 4-5mol/l नाइट्रिक एसिड समाधान में भंग किया जा सकता है। जब सल्फ्यूरिक एसिड और नाइट्रिक एसिड के साथ भुना हुआ अयस्क लीचिंग करते हैं, तो सेरियम मुख्य रूप से एक टेट्रावलेंट रूप में समाधान में प्रवेश करता है। पूर्व में लगभग 45 ℃ पर 50g/L REO युक्त एक दुर्लभ पृथ्वी सल्फेट समाधान प्राप्त करना शामिल है, और फिर P204 निष्कर्षण विधि का उपयोग करके सेरियम डाइऑक्साइड का उत्पादन करता है; उत्तरार्द्ध में 80-85 ℃ के तापमान पर 150-200g/L के REO युक्त एक दुर्लभ पृथ्वी नाइट्रेट समाधान तैयार करना और फिर सेरियम को अलग करने के लिए TBP निष्कर्षण का उपयोग करना शामिल है।

जब दुर्लभ पृथ्वी ऑक्साइड को पतला सल्फ्यूरिक एसिड या नाइट्रिक एसिड के साथ भंग कर दिया जाता है, तो सीईओ 2 अपेक्षाकृत अघुलनशील होता है। इसलिए, सीईओ 2 की घुलनशीलता में सुधार के लिए विघटन के बाद के चरण में एक उत्प्रेरक के रूप में हाइड्रोफ्लोरिक एसिड की एक छोटी मात्रा को समाधान में जोड़ा जाना चाहिए।

2 、 सूखी हवा ऑक्सीकरण

एक सुखाने वाली भट्ठी में दुर्लभ पृथ्वी हाइड्रॉक्साइड रखें और इसे 16-24 घंटे के लिए 100-120 ℃ पर हवादार परिस्थितियों में ऑक्सीकरण करें। ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया इस प्रकार है:

4ce (OH) 3+O2+2H2O = 4CE (OH) 4

सेरियम की ऑक्सीकरण दर 97%तक पहुंच सकती है। यदि ऑक्सीकरण तापमान को और बढ़ाकर 140 ℃ तक बढ़ाया जाता है, तो ऑक्सीकरण समय को 4-6 घंटे तक छोटा किया जा सकता है, और सेरियम की ऑक्सीकरण दर भी 97%~ 98%तक पहुंच सकती है। शुष्क वायु ऑक्सीकरण प्रक्रिया में बड़ी मात्रा में धूल और खराब श्रम की स्थिति पैदा होती है, जो वर्तमान में मुख्य रूप से प्रयोगशाला में उपयोग की जाती हैं।

3 、 वायुमंडलीय गीला हवा ऑक्सीकरण

एक घोल बनाने के लिए पानी के साथ दुर्लभ पृथ्वी हाइड्रॉक्साइड मिलाएं, REO एकाग्रता को 50-70g/L पर नियंत्रित करें, स्लरी की क्षारीयता को 0.15-0.30mol/L तक बढ़ाने के लिए NaOH जोड़ें, और जब 85 ℃ तक गर्म किया जाता है, तो सीधे स्लुरी में ऑल ट्राइवलेंट सेरियम में ऑक्सीकरण करने के लिए हवा का परिचय दें। ऑक्सीकरण प्रक्रिया के दौरान, पानी का वाष्पीकरण अपेक्षाकृत बड़ा होता है, इसलिए दुर्लभ पृथ्वी की अधिक स्थिर एकाग्रता बनाए रखने के लिए किसी भी समय पानी की एक निश्चित मात्रा को पूरक किया जाना चाहिए। जब प्रत्येक बैच में 40L का घोल ऑक्सीकरण किया जाता है, तो ऑक्सीकरण का समय 4-5 घंटे होता है, और सेरियम की ऑक्सीकरण दर 98%तक पहुंच सकती है। जब 8m3 दुर्लभ पृथ्वी हाइड्रॉक्साइड घोल को हर बार ऑक्सीकरण किया जाता है, तो वायु प्रवाह दर 8-12m3/मिनट होती है, और ऑक्सीकरण का समय 15h तक बढ़ जाता है, सेरियम की ऑक्सीकरण दर 97%~ 98%तक पहुंच सकती है।

वायुमंडलीय गीले वायु ऑक्सीकरण विधि की विशेषताएं हैं: सेरियम की उच्च ऑक्सीकरण दर, बड़े आउटपुट, अच्छी कामकाजी स्थिति, सरल संचालन, और इस विधि का उपयोग आमतौर पर कच्चे सेरियम डाइऑक्साइड का उत्पादन करने के लिए उद्योग में किया जाता है।

4 、 ने गीली हवा के ऑक्सीकरण पर दबाव डाला

सामान्य दबाव में, वायु ऑक्सीकरण में अधिक समय लगता है, और लोग दबाव का उपयोग करके ऑक्सीकरण समय को छोटा कर देते हैं। हवा के दबाव की वृद्धि, अर्थात, सिस्टम में ऑक्सीजन आंशिक दबाव की वृद्धि, समाधान में ऑक्सीजन के विघटन और दुर्लभ पृथ्वी हाइड्रॉक्साइड कणों की सतह के प्रसार के लिए ऑक्सीजन के प्रसार के लिए अनुकूल है, इस प्रकार ऑक्सीकरण प्रक्रिया को तेज करता है।

लगभग 60g/L पर पानी के साथ दुर्लभ पृथ्वी हाइड्रॉक्साइड मिलाएं, सोडियम हाइड्रॉक्साइड के साथ पीएच को 13 को समायोजित करें, तापमान को लगभग 80 ℃ तक बढ़ाएं, ऑक्सीकरण के लिए हवा का परिचय दें, 0.4mpa पर दबाव को नियंत्रित करें, और 1 घंटे के लिए ऑक्सीकरण करें। सेरियम की ऑक्सीकरण दर 95%से अधिक तक पहुंच सकती है। वास्तविक उत्पादन में, ऑक्सीकरण कच्चे माल दुर्लभ पृथ्वी हाइड्रॉक्साइड को क्षार रूपांतरण द्वारा दुर्लभ पृथ्वी सोडियम सल्फेट जटिल नमक की वर्षा के माध्यम से प्राप्त किया जाता है। प्रक्रिया को छोटा करने के लिए, दुर्लभ पृथ्वी सोडियम सल्फेट जटिल नमक और क्षारीय समाधान की वर्षा को एक दबाव वाले ऑक्सीकरण टैंक में जोड़ा जा सकता है, एक निश्चित दबाव और तापमान को बनाए रखा जा सकता है। हवा या समृद्ध ऑक्सीजन को दुर्लभ पृथ्वी को जटिल नमक में दुर्लभ पृथ्वी हाइड्रॉक्साइड में परिवर्तित करने के लिए पेश किया जा सकता है, और एक ही समय में, CE (OH) 3 को CE (OH) 4 के लिए ऑक्सीकरण किया जा सकता है।

दबाव वाली परिस्थितियों में, जटिल नमक की क्षार रूपांतरण दर, सेरियम की ऑक्सीकरण दर और सेरियम की ऑक्सीकरण दर में सुधार किया जाता है। 45 मिनट की प्रतिक्रिया के बाद, डबल नमक क्षार की रूपांतरण दर और सेरियम की ऑक्सीकरण दर 96%से अधिक हो गई।