Loftoxunaraðferð er oxunaraðferð sem notar súrefni í loftinu til að oxaseríumí fjórgildi við ákveðnar aðstæður. Þessi aðferð felur venjulega í sér að rista flúorkolefnis seríummálmgrýti, sjaldgæfar jarðmálmoxalöt og karbónöt í lofti (þekkt sem ristunaroxun) eða ristun sjaldgæfra jarðmálmhýdroxíða (þurrloftsoxun) eða að loft er bætt við sjaldgæfra jarðmálmhýdroxíðsleðju (blautloftsoxun) til oxunar.
1. Ristað oxun
Með því að rista flúorkolefnisseríumþykknið í lofti við 500 ℃ eða rista Baiyunebo sjaldgæfa jarðmálmaþykknið með natríumkarbónati í lofti við 600-700 ℃. Við niðurbrot sjaldgæfra jarðmálma oxast seríum í steinefnunum í fjórgilda steinefni. Aðferðir til að aðskiljaseríumÚr brenndum vörum eru meðal annars tvöföld saltaðferð með sjaldgæfum jarðmálmum úr súlfati, leysiefnaútdráttaraðferð o.s.frv.
Auk oxunarristunar ásjaldgæf jarðefniÍ þykkni, sölt eins og sjaldgæf jarðmálmaoxalat og sjaldgæf jarðmálmakarbónat brotna niður í lofthjúpi við ristun og seríum oxast í CeO2. Til að tryggja góða leysni sjaldgæf jarðmálmaoxíðblöndunnar sem fæst við ristun ætti ristunarhitastigið ekki að vera of hátt, venjulega á milli 700 og 800 ℃. Oxíð geta verið leyst upp í 1-1,5 mól/L brennisteinssýrulausn eða 4-5 mól/L saltpéturssýrulausn. Þegar ristað málmgrýti er skolað út með brennisteinssýru og saltpéturssýru fer seríum aðallega inn í lausnina í fjórgildu formi. Hið fyrra felur í sér að fá sjaldgæf jarðmálma súlfatlausn sem inniheldur 50 g/L REO við um 45 ℃ og síðan framleiða seríumdíoxíð með P204 útdráttaraðferðinni; hið síðara felur í sér að útbúa sjaldgæf jarðmálma nítratlausn sem inniheldur REO 150-200 g/L við hitastig 80-85 ℃ og síðan nota TBP útdrátt til að aðskilja seríum.
Þegar sjaldgæf jarðmálmoxíð eru leyst upp með þynntri brennisteinssýru eða saltpéturssýru er CeO2 tiltölulega óleysanlegt. Þess vegna þarf að bæta litlu magni af flúorsýru við lausnina sem hvata á síðari stigum upplausnarinnar til að bæta leysni CeO2.
2. Oxun þurrs lofts
Setjið sjaldgæft jarðmálmhýdroxíð í þurrkofn og oxið það við loftræstar aðstæður við 100-120 ℃ í 16-24 klukkustundir. Oxunarviðbrögðin eru sem hér segir:
4Ce(OH)3+O2+2H2O=4Ce(OH)4
Oxunarhraði seríums getur náð 97%. Ef oxunarhitastigið er hækkað enn frekar í 140 ℃ er hægt að stytta oxunartímann í 4-6 klukkustundir og oxunarhraði seríums getur einnig náð 97% ~ 98%. Þurrloftsoxunarferlið framleiðir mikið magn af ryki og lélegar vinnuaðstæður, sem eru aðallega notaðar í rannsóknarstofum nú til dags.
3. Oxun á blautum lofti í andrúmslofti
Blandið sjaldgæfu jarðmálmhýdroxíði saman við vatn til að mynda leðju, stillið REO styrkinn í 50-70 g/L, bætið NaOH við til að auka basastig leðjunnar í 0,15-0,30 mól/L, og þegar hitað er í 85 ℃, hleypið lofti beint inn til að oxa allt þrígilt seríum í leðjunni í fjórgilt seríum. Við oxunarferlið er uppgufun vatns tiltölulega mikil, þannig að ákveðið magn af vatni ætti að bæta við hvenær sem er til að viðhalda stöðugri styrk sjaldgæfra jarðmálma. Þegar 40 l af leðju eru oxaðar í hverri lotu er oxunartíminn 4-5 klukkustundir og oxunarhraði seríums getur náð 98%. Þegar 8 m3 af sjaldgæfu jarðmálmhýdroxíði er oxað í hvert skipti er loftflæðishraðinn 8-12 m3/mín. og oxunartíminn er aukinn í 15 klst., oxunarhraði seríums getur náð 97%~98%.
Einkenni oxunaraðferðarinnar með blautu lofti í andrúmsloftinu eru: hátt oxunarhraði seríums, mikil afköst, góð vinnuskilyrði, einföld aðgerð og þessi aðferð er almennt notuð í iðnaði til að framleiða hráan seríumdíoxíð.
4. Þrýstiloftoxun með blautum lofti
Undir venjulegum þrýstingi tekur loftoxun lengri tíma og fólk styttir oxunartímann með því að nota þrýsting. Aukning loftþrýstings, það er að segja aukning á hlutþrýstingi súrefnis í kerfinu, stuðlar að upplausn súrefnis í lausninni og dreifingu súrefnis á yfirborðið til dreifingar sjaldgæfra jarðefnahýdroxíðagna, sem flýtir fyrir oxunarferlinu.
Blandið sjaldgæfu jarðmálmhýdroxíði saman við vatn þar til það er um 60 g/L, stillið pH-gildið á 13 með natríumhýdroxíði, hækkið hitann í um 80 ℃, bætið lofti við til oxunar, stillið þrýstinginn við 0,4 MPa og oxið í 1 klukkustund. Oxunarhraði seríums getur náð yfir 95%. Í raunverulegri framleiðslu er oxunarhráefnið sjaldgæft jarðmálmhýdroxíð fengið með basískri umbreytingu með útfellingu sjaldgæfra jarðmálma natríumsúlfat flókins salts. Til að stytta ferlið er hægt að bæta útfellingu sjaldgæfra jarðmálma natríumsúlfat flókins salts og basískri lausn í þrýstioxunartank og viðhalda ákveðnum þrýstingi og hitastigi. Hægt er að bæta lofti eða ríku súrefni við til að umbreyta sjaldgæfu jarðmálmunum í flóknu saltinu í sjaldgæf jarðmálmhýdroxíð og á sama tíma er hægt að oxa Ce(OH)3 í því í Ce(OH)4.
Undir þrýstingi batnaði alkalíumbreytingarhraði flókins salts, oxunarhraði seríums og oxunarhraði seríums. Eftir 45 mínútna viðbrögð náði umbreytingarhraði tvöfalds salts alkalí og oxunarhraði seríums yfir 96%.
Birtingartími: 9. maí 2023