સીરીયમનું એર ઓક્સિડેશન વિભાજન

એર ઓક્સિડેશન પદ્ધતિ એ ઓક્સિડેશન પદ્ધતિ છે જે ઓક્સિડાઇઝ કરવા માટે હવામાં ઓક્સિજનનો ઉપયોગ કરે છે.સેરિયમઅમુક શરતો હેઠળ ટેટ્રાવેલેન્ટ માટે. આ પદ્ધતિમાં સામાન્ય રીતે ફ્લોરોકાર્બન સેરિયમ ઓર કોન્સન્ટ્રેટ, રેર અર્થ ઓક્સાલેટ્સ અને કાર્બોનેટને હવામાં શેકવામાં આવે છે (જેને રોસ્ટિંગ ઓક્સિડેશન તરીકે ઓળખવામાં આવે છે) અથવા રેર અર્થ હાઇડ્રોક્સાઇડ્સ (સૂકી હવાનું ઓક્સિડેશન) શેકવામાં આવે છે અથવા દુર્લભ અર્થ હાઇડ્રોક્સાઇડ સ્લરી (વેટ એર ઓક્સિડેશન) માટે હવા દાખલ કરવામાં આવે છે.

1, રોસ્ટિંગ ઓક્સિડેશન

ફ્લોરોકાર્બન સેરિયમ કોન્સન્ટ્રેટને હવામાં 500 ℃ પર શેકવું અથવા 600-700 ℃ પર હવામાં સોડિયમ કાર્બોનેટ સાથે બાયયુનેબો રેર અર્થ કોન્સન્ટ્રેટને શેકવું. દુર્લભ પૃથ્વી ખનિજોના વિઘટન દરમિયાન, ખનિજોમાંના સેરિયમને ટેટ્રાવેલેન્ટમાં ઓક્સિડાઇઝ કરવામાં આવે છે. અલગ કરવાની પદ્ધતિઓસેરિયમકેલ્સાઈન્ડ ઉત્પાદનોમાંથી રેર અર્થ સલ્ફેટ ડબલ સોલ્ટ પદ્ધતિ, દ્રાવક નિષ્કર્ષણ પદ્ધતિ વગેરેનો સમાવેશ થાય છે.

નું ઓક્સિડેશન રોસ્ટિંગ ઉપરાંતદુર્લભ પૃથ્વીકોન્સન્ટ્રેટ, રેર અર્થ ઓક્સાલેટ અને રેર અર્થ કાર્બોનેટ જેવા ક્ષાર હવાના વાતાવરણમાં શેકતા વિઘટનમાંથી પસાર થાય છે, અને સીરિયમને CeO2 માં ઓક્સિડાઇઝ કરવામાં આવે છે. શેકવાથી મેળવેલા રેર અર્થ ઓક્સાઇડ મિશ્રણની સારી દ્રાવ્યતા સુનિશ્ચિત કરવા માટે, શેકવાનું તાપમાન સામાન્ય રીતે 700 અને 800 ℃ વચ્ચે હોવું જોઈએ નહીં. ઓક્સાઇડને 1-1.5mol/L સલ્ફ્યુરિક એસિડના દ્રાવણમાં અથવા 4-5mol/L નાઈટ્રિક એસિડના દ્રાવણમાં ઓગાળી શકાય છે. સલ્ફ્યુરિક એસિડ અને નાઈટ્રિક એસિડ સાથે શેકેલા અયસ્કને લીચ કરતી વખતે, સેરિયમ મુખ્યત્વે ટેટ્રાવેલેન્ટ સ્વરૂપમાં દ્રાવણમાં પ્રવેશ કરે છે. અગાઉનામાં લગભગ 45 ℃ પર 50g/L REO ધરાવતું દુર્લભ પૃથ્વી સલ્ફેટ સોલ્યુશન મેળવવું અને પછી P204 નિષ્કર્ષણ પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને સેરિયમ ડાયોક્સાઇડનું ઉત્પાદન કરવું સામેલ છે; બાદમાં 80-85 ℃ તાપમાને 150-200g/L નું REO ધરાવતું રેર અર્થ નાઈટ્રેટ સોલ્યુશન તૈયાર કરવું, અને પછી સીરીયમને અલગ કરવા માટે TBP નિષ્કર્ષણનો ઉપયોગ કરવાનો સમાવેશ થાય છે.

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

2, ડ્રાય એર ઓક્સિડેશન

રેર અર્થ હાઇડ્રોક્સાઇડને સૂકવવાની ભઠ્ઠીમાં મૂકો અને તેને 16-24 કલાક માટે 100-120 ℃ પર 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 વધુ 140 ℃ સુધી વધારવામાં આવે છે, 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, જે હાલમાં મુખ્યત્વે પ્રયોગશાળામાં ઉપયોગમાં લેવાય છે.

3, વાતાવરણીય ભીનું હવા ઓક્સિડેશન

સ્લરી બનાવવા માટે રેર અર્થ હાઇડ્રોક્સાઇડને પાણી સાથે મિક્સ કરો, REO સાંદ્રતાને 50-70g/L સુધી નિયંત્રિત કરો, સ્લરીની ક્ષારતાને 0.15-0.30mol/L સુધી વધારવા માટે NaOH ઉમેરો, અને જ્યારે 85 ℃ સુધી ગરમ થાય છે, ત્યારે સીધી હવા દાખલ કરો. સ્લરીમાં તમામ ત્રિસંયોજક સેરિયમને ટેટ્રાવેલેન્ટ સેરિયમમાં ઓક્સિડાઇઝ કરો. ઓક્સિડેશન પ્રક્રિયા દરમિયાન, પાણીનું બાષ્પીભવન પ્રમાણમાં મોટું હોય છે, તેથી દુર્લભ પૃથ્વીની વધુ સ્થિર સાંદ્રતા જાળવવા માટે પાણીની ચોક્કસ માત્રા કોઈપણ સમયે પૂરક હોવી જોઈએ. જ્યારે દરેક બેચમાં 40L સ્લરીનું ઓક્સિડેશન થાય છે, ત્યારે ઓક્સિડેશનનો સમય 4-5 કલાકનો હોય છે, અને સેરિયમનો ઓક્સિડેશન દર 98% સુધી પહોંચી શકે છે. જ્યારે 8m3 રેર અર્થ હાઇડ્રોક્સાઇડ સ્લરીનું દર વખતે ઓક્સિડેશન થાય છે, ત્યારે હવાનો પ્રવાહ દર 8-12m3/મિનિટ હોય છે, અને ઓક્સિડેશનનો સમય વધારીને 15h કરવામાં આવે છે, ત્યારે સેરિયમનો ઓક્સિડેશન દર 97%~98% સુધી પહોંચી શકે છે.

વાતાવરણીય ભીની હવા ઓક્સિડેશન પદ્ધતિની લાક્ષણિકતાઓ છે: સેરિયમનો ઉચ્ચ ઓક્સિડેશન દર, મોટું આઉટપુટ, સારી કામ કરવાની પરિસ્થિતિઓ, સરળ કામગીરી અને આ પદ્ધતિનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે ઉદ્યોગમાં ક્રૂડ સેરિયમ ડાયોક્સાઇડ બનાવવા માટે થાય છે.

4, દબાણયુક્ત ભીનું હવા ઓક્સિડેશન

સામાન્ય દબાણ હેઠળ, હવાના ઓક્સિડેશનમાં લાંબો સમય લાગે છે અને લોકો દબાણનો ઉપયોગ કરીને ઓક્સિડેશનનો સમય ઓછો કરે છે. હવાના દબાણમાં વધારો, એટલે કે, સિસ્ટમમાં ઓક્સિજનના આંશિક દબાણમાં વધારો, દ્રાવણમાં ઓક્સિજનના વિસર્જન અને દુર્લભ પૃથ્વી હાઇડ્રોક્સાઇડ કણોના સપાટી પર ઓક્સિજનના પ્રસાર માટે અનુકૂળ છે, આમ ઓક્સિડેશન પ્રક્રિયાને વેગ આપે છે.

રેર અર્થ હાઇડ્રોક્સાઇડને પાણી સાથે લગભગ 60g/L સુધી મિક્સ કરો, સોડિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ સાથે pH ને 13 પર ગોઠવો, 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 કાચી સામગ્રી દુર્લભ અર્થ હાઇડ્રોક્સાઇડ દુર્લભ પૃથ્વી સોડિયમ સલ્ફેટ જટિલ મીઠાના અવક્ષેપ દ્વારા અલ્કલી રૂપાંતરણ દ્વારા મેળવવામાં આવે છે. પ્રક્રિયાને ટૂંકી કરવા માટે, રેર અર્થ સોડિયમ સલ્ફેટ જટિલ મીઠું અને આલ્કલાઇન દ્રાવણનો વરસાદ ચોક્કસ દબાણ અને તાપમાન જાળવીને દબાણયુક્ત ઓક્સિડેશન ટાંકીમાં ઉમેરી શકાય છે. જટિલ ક્ષારમાં દુર્લભ પૃથ્વીને દુર્લભ પૃથ્વી હાઇડ્રોક્સાઇડમાં રૂપાંતરિત કરવા માટે હવા અથવા સમૃદ્ધ ઓક્સિજન દાખલ કરી શકાય છે, અને તે જ સમયે, તેમાં Ce (OH) 3 ને Ce (OH) 4 માં ઓક્સિડાઇઝ કરી શકાય છે.

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