공기산화법은 공기 중의 산소를 이용하여 산화시키는 산화방법입니다.세륨특정 조건 하에서 4가로 산화됩니다. 이 방법은 일반적으로 플루오르화탄소 세륨 광석 정광, 희토류 옥살산염, 탄산염을 공기 중에서 배소(배소 산화라고 함)하거나, 희토류 수산화물을 배소(건식 공기 산화)하거나, 희토류 수산화물 슬러리에 공기를 주입(습식 공기 산화)하여 산화하는 과정을 포함합니다.
1. 로스팅 산화
플루오르화탄소 세륨 정광을 500℃의 공기 중에서 배소하거나, 바이위네보 희토류 정광을 탄산나트륨과 함께 600~700℃의 공기 중에서 배소합니다. 희토류 광물이 분해되는 동안 광물 내의 세륨은 4가로 산화됩니다. 분리 방법은 다음과 같습니다.세륨소성된 제품에서 추출하는 방법에는 희토류 황산염 이중염법, 용매 추출법 등이 있습니다.
산화 로스팅 외에도희토류정광, 희토류 옥살산염 및 희토류 탄산염과 같은 염은 공기 중에서 배소 분해를 거치며, 세륨은 CeO₂로 산화됩니다. 배소로 얻은 희토류 산화물 혼합물의 용해도를 높이려면 배소 온도가 너무 높지 않아야 하며, 일반적으로 700~800℃ 사이여야 합니다. 산화물은 1~1.5mol/L 황산 용액 또는 4~5mol/L 질산 용액에 용해될 수 있습니다. 배소된 광석을 황산과 질산으로 침출할 때, 세륨은 주로 4가 형태로 용액에 유입됩니다. 전자는 45℃ 부근에서 REO 50g/L를 함유하는 희토류 황산염 용액을 얻은 후 P₂O₄ 추출법을 사용하여 이산화세륨을 생성하는 과정을 거치며, 후자는 80~85℃에서 REO 150~200g/L를 함유하는 희토류 질산 용액을 제조한 후 TBP 추출법을 사용하여 세륨을 분리하는 과정을 거칩니다.
희토류 산화물을 묽은 황산이나 질산에 용해하면 CeO₂는 비교적 불용성입니다. 따라서 CeO₂의 용해도를 높이기 위해 용해 후반에 소량의 불산을 촉매로 첨가해야 합니다.
2、건조공기산화
희토류 수산화물을 건조로에 넣고 환기가 잘 되는 100~120℃에서 16~24시간 동안 산화시킨다. 산화 반응은 다음과 같다.
4Ce(OH)3+O2+2H2O=4Ce(OH)4
세륨의 산화율은 97%에 달할 수 있습니다. 산화 온도를 140℃까지 높이면 산화 시간을 4~6시간으로 단축할 수 있으며, 세륨의 산화율 또한 97~98%에 도달할 수 있습니다. 건식 공기 산화 공정은 많은 양의 분진과 열악한 작업 환경을 야기하기 때문에 현재 주로 실험실에서 사용되고 있습니다.
3、대기 습공기 산화
희토류 수산화물을 물과 혼합하여 슬러리를 만들고, REO 농도를 50~70g/L로 조절한 후, NaOH를 첨가하여 슬러리의 알칼리도를 0.15~0.30mol/L로 높입니다. 85℃로 가열한 후 공기를 직접 주입하여 슬러리 내 3가 세륨을 모두 4가 세륨으로 산화시킵니다. 산화 과정에서 수분 증발량이 비교적 많으므로, 희토류 농도를 안정적으로 유지하기 위해 수시로 일정량의 수분을 보충해야 합니다. 슬러리 40L를 한 번에 산화할 경우, 산화 시간은 4~5시간이며, 세륨 산화율은 98%에 도달할 수 있습니다. 매번 8m3의 희토류 수산화물 슬러리를 산화시킬 때, 공기 유량은 8-12m3/분이고 산화 시간을 15시간으로 늘리면 세륨의 산화율은 97%~98%에 도달할 수 있습니다.
대기 습식 공기 산화법의 특징은 다음과 같습니다. 세륨의 산화 속도가 빠르고, 생산량이 많으며, 작업 조건이 좋고, 조작이 간단하며, 이 방법은 산업에서 조 이산화세륨을 생산하는 데 일반적으로 사용됩니다.
4、가압 습공기 산화
상압에서 공기 산화는 더 오랜 시간이 걸리므로, 사람들은 압력을 이용하여 산화 시간을 단축합니다. 공기 압력의 증가, 즉 시스템 내 산소 분압의 증가는 용액 내 산소의 용해와 산소가 희토류 수산화물 입자의 표면으로의 확산을 촉진하여 산화 과정을 가속화합니다.
희토류 수산화물을 물과 약 60g/L로 혼합하고, 수산화나트륨으로 pH를 13으로 조정한 후, 온도를 약 80℃로 올리고, 산화를 위해 공기를 주입하고, 압력을 0.4MPa로 조절하여 1시간 동안 산화시킨다. 세륨의 산화율은 95% 이상에 도달할 수 있다. 실제 생산에서는 희토류 황산나트륨 복합염을 침전시켜 알칼리 전환하여 산화 원료인 희토류 수산화물을 얻는다. 공정을 단축하기 위해, 희토류 황산나트륨 복합염 침전물과 알칼리 용액을 일정 압력과 온도를 유지하는 가압 산화 탱크에 첨가할 수 있다. 공기 또는 고농도 산소를 주입하여 복합염 내의 희토류를 희토류 수산화물로 전환시키고, 동시에 그 안의 Ce(OH)3를 Ce(OH)4로 산화시킬 수 있다.
가압 조건 하에서 복합염의 알칼리 전환율, 세륨의 산화율, 그리고 세륨의 산화율이 모두 향상되었습니다. 반응 45분 후, 복염 알칼리의 전환율과 세륨의 산화율은 96% 이상에 도달했습니다.
게시 시간: 2023년 5월 9일