સેરિયમનું હવામાં ઓક્સિડેશન વિભાજન

એર ઓક્સિડેશન પદ્ધતિ એ એક ઓક્સિડેશન પદ્ધતિ છે જે હવામાં રહેલા ઓક્સિજનનો ઉપયોગ કરીને ઓક્સિડાઇઝ કરે છેસેરિયમચોક્કસ પરિસ્થિતિઓ હેઠળ ટેટ્રાવેલેન્ટમાં રૂપાંતરિત થાય છે. આ પદ્ધતિમાં સામાન્ય રીતે ફ્લોરોકાર્બન સેરિયમ ઓર કોન્સન્ટ્રેટ, રેર અર્થ ઓક્સાલેટ્સ અને કાર્બોનેટને હવામાં શેકવાનો (જેને રોસ્ટિંગ ઓક્સિડેશન તરીકે ઓળખવામાં આવે છે) અથવા રેર અર્થ હાઇડ્રોક્સાઇડ્સ (ડ્રાય એર ઓક્સિડેશન) ને શેકવાનો અથવા ઓક્સિડેશન માટે રેર અર્થ હાઇડ્રોક્સાઇડ્સ સ્લરી (ભીની એર ઓક્સિડેશન) માં હવા દાખલ કરવાનો સમાવેશ થાય છે.

૧, શેકવાનું ઓક્સિડેશન

ફ્લોરોકાર્બન સેરિયમ કોન્સન્ટ્રેટને 500 ℃ તાપમાને હવામાં શેકવું અથવા બાયયુનેબો રેર અર્થ કોન્સન્ટ્રેટને 600-700 ℃ તાપમાને હવામાં સોડિયમ કાર્બોનેટ સાથે શેકવું. રેર અર્થ ખનિજોના વિઘટન દરમિયાન, ખનિજોમાં રહેલા સેરિયમનું ટેટ્રાવેલેન્ટમાં ઓક્સિડાઇઝેશન થાય છે. અલગ કરવાની પદ્ધતિઓસેરિયમકેલ્સાઈન્ડ ઉત્પાદનોમાંથી દુર્લભ પૃથ્વી સલ્ફેટ ડબલ મીઠું પદ્ધતિ, દ્રાવક નિષ્કર્ષણ પદ્ધતિ, વગેરેનો સમાવેશ થાય છે.

ઓક્સિડેશન રોસ્ટિંગ ઉપરાંતદુર્લભ પૃથ્વીસાંદ્ર, રેર અર્થ ઓક્સાલેટ અને રેર અર્થ કાર્બોનેટ જેવા ક્ષાર હવાના વાતાવરણમાં રોસ્ટિંગ વિઘટનમાંથી પસાર થાય છે, અને સેરિયમ CeO2 માં ઓક્સિડાઇઝ થાય છે. રોસ્ટિંગ દ્વારા મેળવેલા રેર અર્થ ઓક્સાઇડ મિશ્રણની સારી દ્રાવ્યતા સુનિશ્ચિત કરવા માટે, રોસ્ટિંગ તાપમાન ખૂબ વધારે ન હોવું જોઈએ, સામાન્ય રીતે 700 અને 800 ℃ વચ્ચે. ઓક્સાઇડને 1-1.5mol/L સલ્ફ્યુરિક એસિડ દ્રાવણ અથવા 4-5mol/L નાઇટ્રિક એસિડ દ્રાવણમાં ઓગાળી શકાય છે. સલ્ફ્યુરિક એસિડ અને નાઇટ્રિક એસિડ સાથે શેકેલા ઓરને લીચ કરતી વખતે, સેરિયમ મુખ્યત્વે ટેટ્રાવેલેન્ટ સ્વરૂપમાં દ્રાવણમાં પ્રવેશ કરે છે. પહેલામાં લગભગ 45 ℃ પર 50g/L REO ધરાવતું રેર અર્થ સલ્ફેટ દ્રાવણ મેળવવાનો સમાવેશ થાય છે, અને પછી P204 નિષ્કર્ષણ પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને સેરિયમ ડાયોક્સાઇડ ઉત્પન્ન કરવાનો સમાવેશ થાય છે; બાદમાં 80-85 ℃ તાપમાને 150-200g/L ના REO ધરાવતું રેર અર્થ નાઈટ્રેટ દ્રાવણ તૈયાર કરવાનો સમાવેશ થાય છે, અને પછી સેરિયમને અલગ કરવા માટે TBP નિષ્કર્ષણનો ઉપયોગ કરવાનો સમાવેશ થાય છે.

જ્યારે દુર્લભ પૃથ્વી ઓક્સાઇડને પાતળા સલ્ફ્યુરિક એસિડ અથવા નાઈટ્રિક એસિડ સાથે ઓગાળવામાં આવે છે, ત્યારે CeO2 પ્રમાણમાં અદ્રાવ્ય હોય છે. તેથી, CeO2 ની દ્રાવ્યતા સુધારવા માટે વિસર્જનના પછીના તબક્કામાં ઉત્પ્રેરક તરીકે દ્રાવણમાં થોડી માત્રામાં હાઇડ્રોફ્લોરિક એસિડ ઉમેરવાની જરૂર છે.

2, શુષ્ક હવાનું ઓક્સિડેશન

રેર અર્થ હાઇડ્રોક્સાઇડને સૂકવવાની ભઠ્ઠીમાં મૂકો અને તેને 100-120 ℃ તાપમાને 16-24 કલાક માટે વેન્ટિલેટેડ સ્થિતિમાં ઓક્સિડાઇઝ કરો. ઓક્સિડેશન પ્રતિક્રિયા નીચે મુજબ છે:

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

સેરિયમનો ઓક્સિડેશન દર 97% સુધી પહોંચી શકે છે. જો ઓક્સિડેશન તાપમાન 140 ℃ સુધી વધારવામાં આવે, તો ઓક્સિડેશન સમય 4-6 કલાક સુધી ઘટાડી શકાય છે, અને સેરિયમનો ઓક્સિડેશન દર પણ 97%~98% સુધી પહોંચી શકે છે. શુષ્ક હવા ઓક્સિડેશન પ્રક્રિયા મોટી માત્રામાં ધૂળ અને નબળી મજૂર પરિસ્થિતિઓ ઉત્પન્ન કરે છે, જેનો ઉપયોગ હાલમાં મુખ્યત્વે પ્રયોગશાળામાં થાય છે.

૩, વાતાવરણીય ભીની હવાનું ઓક્સિડેશન

રેર અર્થ હાઇડ્રોક્સાઇડને પાણીમાં ભેળવીને સ્લરી બનાવો, REO સાંદ્રતાને 50-70g/L સુધી નિયંત્રિત કરો, સ્લરીની ક્ષારતા 0.15-0.30mol/L સુધી વધારવા માટે NaOH ઉમેરો, અને જ્યારે 85 ℃ સુધી ગરમ થાય છે, ત્યારે સ્લરીમાં રહેલા તમામ ત્રિસંયોજક સેરિયમને ટેટ્રાવેલેન્ટ સેરિયમમાં ઓક્સિડાઇઝ કરવા માટે સીધી હવા દાખલ કરો. ઓક્સિડેશન પ્રક્રિયા દરમિયાન, પાણીનું બાષ્પીભવન પ્રમાણમાં મોટું હોય છે, તેથી રેર અર્થની વધુ સ્થિર સાંદ્રતા જાળવવા માટે કોઈપણ સમયે ચોક્કસ માત્રામાં પાણી પૂરક બનાવવું જોઈએ. જ્યારે દરેક બેચમાં 40L સ્લરીનું ઓક્સિડાઇઝેશન થાય છે, ત્યારે ઓક્સિડેશન સમય 4-5 કલાક હોય છે, અને સેરિયમનો ઓક્સિડેશન દર 98% સુધી પહોંચી શકે છે. જ્યારે દર વખતે 8m3 રેર અર્થ હાઇડ્રોક્સાઇડ સ્લરીનું ઓક્સિડાઇઝેશન થાય છે, ત્યારે હવાનો પ્રવાહ દર 8-12m3/મિનિટ હોય છે, અને ઓક્સિડેશન સમય 15 કલાક સુધી વધારવામાં આવે છે, ત્યારે સેરિયમનો ઓક્સિડેશન દર 97%~98% સુધી પહોંચી શકે છે.

વાતાવરણીય ભીની હવાના ઓક્સિડેશન પદ્ધતિની લાક્ષણિકતાઓ છે: સેરિયમનો ઉચ્ચ ઓક્સિડેશન દર, મોટું ઉત્પાદન, સારી કાર્યકારી પરિસ્થિતિઓ, સરળ કામગીરી, અને આ પદ્ધતિનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે ઉદ્યોગમાં ક્રૂડ સેરિયમ ડાયોક્સાઇડ ઉત્પન્ન કરવા માટે થાય છે.

4, દબાણયુક્ત ભીની હવાનું ઓક્સિડેશન

સામાન્ય દબાણ હેઠળ, હવાનું ઓક્સિડેશન વધુ સમય લે છે, અને લોકો દબાણનો ઉપયોગ કરીને ઓક્સિડેશન સમય ઘટાડે છે. હવાના દબાણમાં વધારો, એટલે કે, સિસ્ટમમાં ઓક્સિજનના આંશિક દબાણમાં વધારો, દ્રાવણમાં ઓક્સિજનના વિસર્જન અને દુર્લભ પૃથ્વી હાઇડ્રોક્સાઇડ કણોના સપાટીના પ્રસારમાં ઓક્સિજનના પ્રસાર માટે અનુકૂળ છે, આમ ઓક્સિડેશન પ્રક્રિયાને વેગ આપે છે.

રેર અર્થ હાઇડ્રોક્સાઇડને પાણીમાં લગભગ 60 ગ્રામ/લિટર સુધી ભેળવો, pH ને સોડિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ સાથે 13 પર સમાયોજિત કરો, તાપમાન લગભગ 80 ℃ સુધી વધારવું, ઓક્સિડેશન માટે હવા દાખલ કરો, 0.4MPa પર દબાણ નિયંત્રિત કરો અને 1 કલાક માટે ઓક્સિડાઇઝ કરો. સેરિયમનો ઓક્સિડેશન દર 95% થી વધુ સુધી પહોંચી શકે છે. વાસ્તવિક ઉત્પાદનમાં, ઓક્સિડેશન કાચા માલ રેર અર્થ હાઇડ્રોક્સાઇડ રેર અર્થ સોડિયમ સલ્ફેટ કોમ્પ્લેક્સ મીઠાના વરસાદ દ્વારા આલ્કલી રૂપાંતર દ્વારા મેળવવામાં આવે છે. પ્રક્રિયાને ટૂંકી કરવા માટે, રેર અર્થ સોડિયમ સલ્ફેટ કોમ્પ્લેક્સ મીઠા અને આલ્કલાઇન દ્રાવણનો વરસાદ પ્રેશરાઇઝ્ડ ઓક્સિડેશન ટાંકીમાં ઉમેરી શકાય છે, ચોક્કસ દબાણ અને તાપમાન જાળવી રાખે છે. જટિલ મીઠામાં રેર અર્થને રેર અર્થ હાઇડ્રોક્સાઇડમાં રૂપાંતરિત કરવા માટે હવા અથવા સમૃદ્ધ ઓક્સિજન દાખલ કરી શકાય છે, અને તે જ સમયે, તેમાં રહેલા Ce (OH) 3 ને Ce (OH) 4 માં ઓક્સિડાઇઝ કરી શકાય છે.

દબાણયુક્ત પરિસ્થિતિઓમાં, જટિલ મીઠાના આલ્કલી રૂપાંતર દર, સેરિયમનો ઓક્સિડેશન દર અને સેરિયમનો ઓક્સિડેશન દર બધું સુધરે છે. 45 મિનિટની પ્રતિક્રિયા પછી, ડબલ સોલ્ટ આલ્કલીનો રૂપાંતર દર અને સેરિયમનો ઓક્સિડેશન દર 96% થી વધુ પહોંચી ગયો.