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 टेट्रावेलेंट में परिवर्तित किया जा सकता है। इस विधि में आम तौर पर फ्लोरोकार्बन सेरियम अयस्क सांद्रण, दुर्लभ मृदा ऑक्सालेट और कार्बोनेट को हवा में भूनना (जिसे भूनने का ऑक्सीकरण कहा जाता है) या दुर्लभ मृदा हाइड्रॉक्साइड को भूनना (शुष्क वायु ऑक्सीकरण) या ऑक्सीकरण के लिए दुर्लभ मृदा हाइड्रॉक्साइड घोल में हवा डालना (गीला वायु ऑक्सीकरण) शामिल है।

1、 भूनने ऑक्सीकरण

फ्लोरोकार्बन सेरियम सांद्रण को 500 ℃ पर हवा में भूनना या बैयुनेबो दुर्लभ पृथ्वी सांद्रण को सोडियम कार्बोनेट के साथ 600-700 ℃ पर हवा में भूनना। दुर्लभ पृथ्वी खनिजों के अपघटन के दौरान, खनिजों में सेरियम टेट्रावेलेंट में ऑक्सीकृत हो जाता है। पृथक्करण के तरीकेसैरियमकैल्सीनयुक्त उत्पादों से प्राप्त विधियों में दुर्लभ मृदा सल्फेट डबल नमक विधि, विलायक निष्कर्षण विधि आदि शामिल हैं।

ऑक्सीकरण भूनने के अलावादुर्लभ मृदासांद्रण, दुर्लभ पृथ्वी ऑक्सालेट और दुर्लभ पृथ्वी कार्बोनेट जैसे लवण वायु वातावरण में भूनने के अपघटन से गुजरते हैं, और सेरियम CeO2 में ऑक्सीकृत हो जाता है। भूनने से प्राप्त दुर्लभ पृथ्वी ऑक्साइड मिश्रण की अच्छी घुलनशीलता सुनिश्चित करने के लिए, भूनने का तापमान बहुत अधिक नहीं होना चाहिए, आमतौर पर 700 और 800 ℃ के बीच। ऑक्साइड को 1-1.5mol/L सल्फ्यूरिक एसिड घोल या 4-5mol/L नाइट्रिक एसिड घोल में घोला जा सकता है। भुने हुए अयस्क को सल्फ्यूरिक एसिड और नाइट्रिक एसिड के साथ निक्षालन करते समय, सेरियम मुख्य रूप से टेट्रावैलेंट रूप में घोल में प्रवेश करता है। पूर्व में लगभग 45 ℃ पर 50g/L REO युक्त दुर्लभ पृथ्वी सल्फेट समाधान प्राप्त करना और फिर P204 निष्कर्षण विधि का उपयोग करके सेरियम डाइऑक्साइड का उत्पादन करना शामिल है; उत्तरार्द्ध में 80-85 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर 150-200 ग्राम/लीटर आरईओ युक्त दुर्लभ मृदा नाइट्रेट घोल तैयार करना, और फिर सीरियम को अलग करने के लिए टीबीपी निष्कर्षण का उपयोग करना शामिल है।

जब दुर्लभ मृदा ऑक्साइड को तनु सल्फ्यूरिक एसिड या नाइट्रिक एसिड के साथ घोला जाता है, तो CeO2 अपेक्षाकृत अघुलनशील होता है। इसलिए, CeO2 की घुलनशीलता में सुधार करने के लिए घोल के बाद के चरण में उत्प्रेरक के रूप में हाइड्रोफ्लोरिक एसिड की थोड़ी मात्रा को घोल में मिलाना पड़ता है।

2、 शुष्क वायु ऑक्सीकरण

रेयर अर्थ हाइड्रॉक्साइड को सुखाने वाली भट्टी में रखें और हवादार परिस्थितियों में 100-120 ℃ पर 16-24 घंटे तक ऑक्सीकरण करें। ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया इस प्रकार है:

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

सेरियम की ऑक्सीकरण दर 97% तक पहुँच सकती है। यदि ऑक्सीकरण तापमान को 140 ℃ तक बढ़ा दिया जाए, तो ऑक्सीकरण समय को 4-6 घंटे तक छोटा किया जा सकता है, और सेरियम की ऑक्सीकरण दर भी 97% ~ 98% तक पहुँच सकती है। शुष्क वायु ऑक्सीकरण प्रक्रिया से बड़ी मात्रा में धूल और खराब श्रम परिस्थितियाँ उत्पन्न होती हैं, जिनका वर्तमान में मुख्य रूप से प्रयोगशाला में उपयोग किया जाता है।

3、 वायुमंडलीय गीला हवा ऑक्सीकरण

दुर्लभ मृदा हाइड्रॉक्साइड को पानी के साथ मिलाकर घोल बनाएं, REO सांद्रता को 50-70g/L तक नियंत्रित करें, घोल की क्षारीयता को 0.15-0.30mol/L तक बढ़ाने के लिए NaOH मिलाएं, और जब 85 ℃ तक गर्म करें, तो घोल में मौजूद सभी त्रिसंयोजक सेरियम को टेट्रावैलेंट सेरियम में ऑक्सीकृत करने के लिए सीधे हवा डालें। ऑक्सीकरण प्रक्रिया के दौरान, पानी का वाष्पीकरण अपेक्षाकृत बड़ा होता है, इसलिए दुर्लभ पृथ्वी की अधिक स्थिर सांद्रता बनाए रखने के लिए किसी भी समय पानी की एक निश्चित मात्रा को पूरक किया जाना चाहिए। जब ​​प्रत्येक बैच में 40L घोल का ऑक्सीकरण होता है, तो ऑक्सीकरण समय 4-5 घंटे होता है, और सेरियम की ऑक्सीकरण दर 98% तक पहुँच 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 समय 15h तक बढ़ जाता है, सेरियम की ऑक्सीकरण दर 97% ~ 98% तक पहुंच सकती है।

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

4、 दबावयुक्त गीली हवा ऑक्सीकरण

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

दुर्लभ मृदा हाइड्रॉक्साइड को पानी के साथ लगभग 60 ग्राम/लीटर तक मिलाएं, सोडियम हाइड्रॉक्साइड के साथ पीएच को 13 पर समायोजित करें, तापमान को लगभग 80 डिग्री सेल्सियस तक बढ़ाएं, ऑक्सीकरण के लिए हवा डालें, दबाव को 0.4 एमपीए पर नियंत्रित करें और 1 घंटे तक ऑक्सीकरण करें। सेरियम की ऑक्सीकरण दर 95% से अधिक तक पहुंच सकती है। वास्तविक उत्पादन में, ऑक्सीकरण कच्चा माल दुर्लभ मृदा हाइड्रॉक्साइड दुर्लभ मृदा सोडियम सल्फेट जटिल नमक के अवक्षेपण के माध्यम से क्षार रूपांतरण द्वारा प्राप्त किया जाता है। प्रक्रिया को छोटा करने के लिए, दुर्लभ मृदा सोडियम सल्फेट जटिल नमक और क्षारीय घोल के अवक्षेपण को एक दबावयुक्त ऑक्सीकरण टैंक में जोड़ा जा सकता है, जिससे एक निश्चित दबाव और तापमान बना रहे। जटिल नमक में दुर्लभ मृदा को दुर्लभ मृदा हाइड्रॉक्साइड में बदलने के लिए हवा या समृद्ध ऑक्सीजन को पेश किया जा सकता है, और साथ ही, इसमें मौजूद Ce (OH) 3 को Ce (OH) 4 में ऑक्सीकृत किया जा सकता है।

दबाव की स्थिति में, जटिल नमक की क्षार रूपांतरण दर, सेरियम की ऑक्सीकरण दर और सेरियम की ऑक्सीकरण दर सभी में सुधार हुआ है। 45 मिनट की प्रतिक्रिया के बाद, डबल नमक क्षार की रूपांतरण दर और सेरियम की ऑक्सीकरण दर 96% से अधिक हो गई।