Séparation par oxydation à l'air du cérium

La méthode d'oxydation à l'air est une méthode d'oxydation qui utilise l'oxygène de l'air pour oxydercériumà tétravalent sous certaines conditions.Cette méthode implique généralement le grillage d'un concentré de minerai de fluorocarbone et de cérium, d'oxalates de terres rares et de carbonates dans l'air (appelé oxydation par grillage) ou le grillage d'hydroxydes de terres rares (oxydation à l'air sec) ou l'introduction d'air dans une boue d'hydroxydes de terres rares (oxydation à l'air humide) pour l'oxydation.

1、 Oxydation de torréfaction

Rôtir le concentré de fluorocarbone et de cérium dans l'air à 500 ℃ ou rôtir le concentré de terres rares Baiyunebo avec du carbonate de sodium dans l'air à 600-700 ℃.Lors de la décomposition des minéraux des terres rares, le cérium présent dans les minéraux est oxydé en tétravalent.Les méthodes de séparationcériumà partir de produits calcinés comprennent la méthode au double sel de sulfate de terre rare, la méthode d'extraction par solvant, etc.

En plus du grillage par oxydation deterres raresconcentré, les sels tels que l'oxalate de terres rares et le carbonate de terres rares subissent une décomposition par grillage dans une atmosphère d'air, et le cérium est oxydé en CeO2.Pour assurer une bonne solubilité du mélange d'oxydes de terres rares obtenu par torréfaction, la température de torréfaction ne doit pas être trop élevée, généralement entre 700 et 800 ℃.Les oxydes peuvent être dissous dans une solution d'acide sulfurique à 1-1,5mol/L ou dans une solution d'acide nitrique à 4-5mol/L.Lors de la lixiviation du minerai grillé avec de l'acide sulfurique et de l'acide nitrique, le cérium entre principalement dans la solution sous forme tétravalente.La première consiste à obtenir une solution de sulfate de terre rare contenant 50 g/L de REO à environ 45 ℃, puis à produire du dioxyde de cérium à l'aide de la méthode d'extraction P204 ;Cette dernière consiste à préparer une solution de nitrate de terres rares contenant 150 à 200 g/L de REO à une température de 80 à 85 ℃, puis à utiliser l'extraction au TBP pour séparer le cérium.

Lorsque les oxydes de terres rares sont dissous avec de l’acide sulfurique dilué ou de l’acide nitrique, le CeO2 est relativement insoluble.Par conséquent, une petite quantité d’acide fluorhydrique doit être ajoutée à la solution comme catalyseur lors de la dernière étape de dissolution pour améliorer la solubilité du CeO2.

2、 Oxydation à l'air sec

Placez l'hydroxyde de terres rares dans un four de séchage et oxydez-le dans des conditions ventilées à 100-120 ℃ pendant 16-24 heures.La réaction d'oxydation est la suivante :

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

Le taux d'oxydation du cérium peut atteindre 97 %.Si la température d'oxydation est encore augmentée jusqu'à 140 ℃, le temps d'oxydation peut être raccourci à 4 à 6 heures et le taux d'oxydation du cérium peut également atteindre 97 % ~ 98 %.Le processus d'oxydation à l'air sec produit une grande quantité de poussière et de mauvaises conditions de travail, qui sont actuellement principalement utilisés en laboratoire.

3、 Oxydation atmosphérique par air humide

Mélangez l'hydroxyde de terres rares avec de l'eau pour former une bouillie, contrôlez la concentration de REO à 50-70 g/L, ajoutez du NaOH pour augmenter l'alcalinité de la bouillie à 0,15-0,30 mol/L, et lorsqu'elle est chauffée à 85 ℃, introduisez directement de l'air dans oxyder tout le cérium trivalent dans la suspension en cérium tétravalent.Pendant le processus d'oxydation, l'évaporation de l'eau est relativement importante, donc une certaine quantité d'eau doit être complétée à tout moment pour maintenir une concentration plus stable de terres rares.Lorsque 40 L de boue sont oxydés dans chaque lot, le temps d'oxydation est de 4 à 5 heures et le taux d'oxydation du cérium peut atteindre 98 %.Lorsque 8 m3 de suspension d'hydroxyde de terres rares sont oxydés à chaque fois, le débit d'air est de 8 à 12 m3/min et le temps d'oxydation est augmenté à 15 h, le taux d'oxydation du cérium peut atteindre 97 % ~ 98 %.

Les caractéristiques de la méthode d'oxydation atmosphérique par air humide sont : taux d'oxydation élevé du cérium, rendement élevé, bonnes conditions de travail, opération simple, et cette méthode est couramment utilisée dans l'industrie pour produire du dioxyde de cérium brut.

4、 Oxydation par air humide sous pression

Sous pression normale, l'oxydation de l'air prend plus de temps et les gens raccourcissent le temps d'oxydation en utilisant la pression.L'augmentation de la pression de l'air, c'est-à-dire l'augmentation de la pression partielle d'oxygène dans le système, favorise la dissolution de l'oxygène dans la solution et la diffusion de l'oxygène à la surface des particules d'hydroxyde de terres rares, accélérant ainsi le processus d'oxydation.

Mélangez l'hydroxyde de terres rares avec de l'eau jusqu'à environ 60 g/L, ajustez le pH à 13 avec de l'hydroxyde de sodium, augmentez la température à environ 80 ℃, introduisez de l'air pour l'oxydation, contrôlez la pression à 0,4 MPa et oxydez pendant 1 heure.Le taux d'oxydation du cérium peut atteindre plus de 95 %.Dans la production réelle, l'hydroxyde de terre rare, matière première d'oxydation, est obtenu par conversion alcaline par précipitation d'un sel complexe de sulfate de sodium de terre rare.Afin de raccourcir le processus, la précipitation du sel complexe de sulfate de sodium de terre rare et de la solution alcaline peut être ajoutée à un réservoir d'oxydation sous pression, en maintenant une certaine pression et température.De l'air ou de l'oxygène riche peut être introduit pour convertir les terres rares du sel complexe en hydroxydes de terres rares, et en même temps, le Ce (OH) 3 qu'il contient peut être oxydé en Ce (OH) 4.

Dans des conditions sous pression, le taux de conversion alcalin du sel complexe, le taux d'oxydation du cérium et le taux d'oxydation du cérium sont tous améliorés.Après 45 minutes de réaction, le taux de conversion du sel double alcalin et le taux d'oxydation du cérium ont atteint plus de 96 %.