සීරියම් වායු ඔක්සිකරණ වෙන් කිරීම

වායු ඔක්සිකරණ ක්‍රමය යනු වාතයේ ඇති ඔක්සිජන් ඔක්සිකරණය කිරීම සඳහා භාවිතා කරන ඔක්සිකරණ ක්‍රමයකි.සීරියම්නිශ්චිත කොන්දේසි යටතේ tetravalent කිරීමට. මෙම ක්‍රමයට සාමාන්‍යයෙන් ෆ්ලෝරොකාබන් සීරියම් ලෝපස් සාන්ද්‍රණය, දුර්ලභ පෘථිවි ඔක්සලේට් සහ වාතයේ ඇති කාබනේට් (බැසීම ඔක්සිකරණය ලෙස හැඳින්වේ) හෝ දුර්ලභ පෘථිවි හයිඩ්‍රොක්සයිඩ් (වියළි වායු ඔක්සිකරණය) පුළුස්සා දැමීම හෝ ඔක්සිකරණය සඳහා වාතය දුර්ලභ පෘථිවි හයිඩ්‍රොක්සයිඩ් පොහොර (තෙත් වායු ඔක්සිකරණය) බවට හඳුන්වා දීම ඇතුළත් වේ.

1, බදින ඔක්සිකරණය

ෆ්ලෝරෝ කාබන් සීරියම් සාන්ද්‍රණය වාතයේ 500 ℃ දී පුළුස්සා දැමීම හෝ බයියුනෙබෝ දුර්ලභ පෘථිවි සාන්ද්‍රණය සෝඩියම් කාබනේට් සමඟ වාතයේ 600-700 ℃ දී පුළුස්සා දැමීම. දුර්ලභ පෘථිවි ඛනිජ වියෝජනය කිරීමේදී ඛනිජවල ඇති සීරියම් ටෙට්‍රාවලන්ට් බවට ඔක්සිකරණය වේ. වෙන් කිරීමේ ක්රමසීරියම්කැල්සින් කරන ලද නිෂ්පාදන වලින් දුර්ලභ පෘථිවි සල්ෆේට් ද්විත්ව ලුණු ක්‍රමය, ද්‍රාවක නිස්සාරණ ක්‍රමය යනාදිය ඇතුළත් වේ.

ඔක්සිකරණ රෝස් කිරීම අමතරවදුර්ලභ පෘථිවියසාන්ද්‍රණය, දුර්ලභ පෘථිවි ඔක්සලේට් සහ දුර්ලභ පෘථිවි කාබනේට් වැනි ලවණ වායු වායුගෝලයේ දිරාපත් වීමට භාජනය වන අතර සීරියම් CeO2 වෙත ඔක්සිකරණය වේ. පුළුස්සා දැමීමෙන් ලබා ගන්නා දුර්ලභ පෘථිවි ඔක්සයිඩ් මිශ්‍රණයේ හොඳ ද්‍රාව්‍යතාව සහතික කිරීම සඳහා, සාමාන්‍යයෙන් 700 සහ 800 ℃ අතර බැදීමේ උෂ්ණත්වය ඉතා ඉහළ නොවිය යුතුය. ඔක්සයිඩ 1-1.5mol/L සල්ෆියුරික් අම්ල ද්‍රාවණයක හෝ 4-5mol/L නයිට්‍රික් අම්ල ද්‍රාවණයක දිය කළ හැක. සල්ෆියුරික් අම්ලය සහ නයිට්‍රික් අම්ලය සමඟ බැදපු ලෝපස් කාන්දු කරන විට, සීරියම් ප්‍රධාන වශයෙන් ද්‍රාවණයට ටෙට්‍රාවලන්ට් ආකාරයෙන් ඇතුල් වේ. 45 ℃ පමණ වන විට 50g/L REO අඩංගු දුර්ලභ පෘථිවි සල්ෆේට් ද්‍රාවණයක් ලබා ගැනීම සහ පසුව P204 නිස්සාරණ ක්‍රමය භාවිතයෙන් සීරියම් ඩයොක්සයිඩ් නිපදවීම ඇතුළත් වේ. 80-85 ℃ උෂ්ණත්වයකදී 150-200g/L REO අඩංගු දුර්ලභ පෘථිවි නයිට්‍රේට් ද්‍රාවණයක් පිළියෙළ කිරීම සහ පසුව Cerium වෙන් කිරීම සඳහා TBP නිස්සාරණය භාවිතා කිරීමයි.

දුර්ලභ පෘථිවි ඔක්සයිඩ තනුක සල්ෆියුරික් අම්ලය හෝ නයිට්‍රික් අම්ලය සමඟ විසුරුවා හරින විට, CeO2 සාපේක්ෂව දිය නොවේ. එබැවින්, CeO2 හි ද්‍රාව්‍යතාව වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා ද්‍රාවණයේ පසුකාලීන අවධියේදී උත්ප්‍රේරකයක් ලෙස ද්‍රාවණයට හයිඩ්‍රොෆ්ලෝරික් අම්ලය කුඩා ප්‍රමාණයක් එකතු කිරීම අවශ්‍ය වේ.

2, වියළි වාතය ඔක්සිකරණය

දුර්ලභ පෘථිවි හයිඩ්‍රොක්සයිඩ් වියළන උදුනක තබා පැය 16-24 අතර කාලයක් 100-120 ℃ වලදී වාතාශ්‍රය ඇති තත්ව යටතේ ඔක්සිකරණය කරන්න. ඔක්සිකරණ ප්රතික්රියාව පහත පරිදි වේ:

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

සීරියම් ඔක්සිකරණ අනුපාතය 97% දක්වා ළඟා විය හැකිය. ඔක්සිකරණ උෂ්ණත්වය 140 ℃ දක්වා වැඩි කළහොත්, ඔක්සිකරණ කාලය පැය 4-6 දක්වා කෙටි කළ හැකි අතර, සීරියම් ඔක්සිකරණ අනුපාතය 97% ~ 98% දක්වා ළඟා විය හැකිය. වියළි වාතය ඔක්සිකරණ ක්රියාවලිය දැනට රසායනාගාරයේ ප්රධාන වශයෙන් භාවිතා කරන දූවිලි හා දුර්වල ශ්රම තත්ත්වයන් විශාල ප්රමාණයක් නිෂ්පාදනය කරයි.

3, වායුගෝලීය තෙත් වායු ඔක්සිකරණය

දුර්ලභ පෘථිවි හයිඩ්‍රොක්සයිඩ් ජලය සමඟ මිශ්‍ර කර පොහොර සෑදීමට, REO සාන්ද්‍රණය 50-70g/L දක්වා පාලනය කරන්න, පොහොරවල ක්ෂාරීයතාව 0.15-0.30mol/L දක්වා වැඩි කිරීමට NaOH එකතු කරන්න, සහ 85 ℃ දක්වා රත් කළ විට සෘජුවම වාතය ඇතුල් කරන්න. පොහොරවල ඇති සියලුම ත්‍රිසංයුජ සීරියම් tetravalent cerium බවට ඔක්සිකරණය කරන්න. ඔක්සිකරණ ක්‍රියාවලියේදී ජලය වාෂ්පීකරණය සාපේක්ෂ වශයෙන් විශාල වන බැවින් දුර්ලභ පෘථිවි සාන්ද්‍රණයක් පවත්වා ගැනීම සඳහා ඕනෑම වේලාවක යම් ජල ප්‍රමාණයක් පරිපූරණය කළ යුතුය. එක් එක් කාණ්ඩයේ පොහොර ලීටර් 40 ක් ඔක්සිකරණය කළ විට, ඔක්සිකරණ කාලය පැය 4-5 ක් වන අතර සීරියම් ඔක්සිකරණ අනුපාතය 98% දක්වා ළඟා විය හැකිය. සෑම අවස්ථාවකදීම දුර්ලභ පෘථිවි හයිඩ්‍රොක්සයිඩ් පොහොර 8m3 ඔක්සිකරණය වූ විට, වායු ප්‍රවාහ අනුපාතය 8-12m3/min වන අතර ඔක්සිකරණ කාලය පැය 15 දක්වා වැඩි කළ විට, සීරියම් ඔක්සිකරණ අනුපාතය 97%~98% දක්වා ළඟා විය හැකිය.

වායුගෝලීය තෙත් වායු ඔක්සිකරණ ක්‍රමයේ ලක්ෂණ නම්: සීරියම්වල ඉහළ ඔක්සිකරණ අනුපාතය, විශාල ප්‍රතිදානය, හොඳ සේවා තත්ත්වයන්, සරල ක්‍රියාකාරිත්වය, සහ මෙම ක්‍රමය බොර සෙරියම් ඩයොක්සයිඩ් නිෂ්පාදනය සඳහා කර්මාන්තයේ බහුලව භාවිතා වේ.

4, පීඩන තෙත් වායු ඔක්සිකරණය

සාමාන්‍ය පීඩනය යටතේ වායු ඔක්සිකරණයට වැඩි කාලයක් ගත වන අතර මිනිසුන් පීඩනය යොදා ගනිමින් ඔක්සිකරණ කාලය කෙටි කරයි. වායු පීඩනය වැඩිවීම, එනම් පද්ධතියේ ඔක්සිජන් ආංශික පීඩනය වැඩි වීම, ද්‍රාවණයේ ඔක්සිජන් ද්‍රාවණයට සහ ඔක්සිජන් විසරණයෙන් දුර්ලභ පෘථිවි හයිඩ්‍රොක්සයිඩ් අංශු මතුපිට විසරණයට හිතකර වන අතර එමඟින් ඔක්සිකරණ ක්‍රියාවලිය වේගවත් කරයි.

දුර්ලභ පෘථිවි හයිඩ්‍රොක්සයිඩ් ජලය සමඟ 60g/L පමණ මිශ්‍ර කරන්න, සෝඩියම් හයිඩ්‍රොක්සයිඩ් සමඟ pH අගය 13 දක්වා සකසන්න, උෂ්ණත්වය 80 ℃ දක්වා වැඩි කරන්න, ඔක්සිකරණය සඳහා වාතය හඳුන්වා දෙන්න, 0.4MPa හි පීඩනය පාලනය කර පැය 1 ක් ඔක්සිකරණය කරන්න. සීරියම් ඔක්සිකරණ අනුපාතය 95% කට වඩා වැඩි විය හැක. සත්‍ය නිෂ්පාදනයේදී, දුර්ලභ පෘථිවි සෝඩියම් සල්ෆේට් සංකීර්ණ ලවණ වර්ෂාපතනය මගින් ක්ෂාර පරිවර්තනය මගින් ඔක්සිකරණ අමුද්‍රව්‍ය දුර්ලභ පෘථිවි හයිඩ්‍රොක්සයිඩ් ලබා ගනී. ක්‍රියාවලිය කෙටි කිරීම සඳහා, දුර්ලභ පෘථිවි සෝඩියම් සල්ෆේට් සංකීර්ණ ලුණු සහ ක්ෂාරීය ද්‍රාවණයේ වර්ෂාපතනය යම් පීඩනයක් සහ උෂ්ණත්වයක් පවත්වා ගනිමින් පීඩන ඔක්සිකරණ ටැංකියකට එකතු කළ හැකිය. සංකීර්ණ ලවණයේ ඇති දුර්ලභ පෘථිවිය දුර්ලභ පෘථිවි හයිඩ්‍රොක්සයිඩ් බවට පරිවර්තනය කිරීම සඳහා වාතය හෝ පොහොසත් ඔක්සිජන් හඳුන්වා දිය හැකි අතර ඒ සමඟම එහි ඇති Ce (OH) 3 Ce (OH) 4 දක්වා ඔක්සිකරණය කළ හැකිය.

පීඩන තත්ත්වයන් යටතේ, සංකීර්ණ ලුණු වල ක්ෂාර පරිවර්තන අනුපාතය, සීරියම් ඔක්සිකරණ අනුපාතය සහ සීරියම් ඔක්සිකරණ අනුපාතය වැඩි දියුණු වේ. මිනිත්තු 45 ක ප්‍රතික්‍රියාවකින් පසු, ද්විත්ව ලුණු ක්ෂාර පරිවර්තන අනුපාතය සහ සීරියම් ඔක්සිකරණ අනුපාතය 96% කට වඩා වැඩි විය.