Methodus oxidationis aeris est methodus oxidationis quae oxygenium in aere ad oxidandum utitur.ceriumad tetravalentem sub certis condicionibus. Haec methodus typice torrefactionem concentrati cerii fluorocarbonii, oxalati terrae rarae, et carbonatorum in aere (oxidatio torrefactionis nota) vel torrefactionem hydroxidi terrae rarae (oxidatio aeris sicci) vel introductionem aeris in mixturam hydroxidi terrae rarae (oxidatio aeris humidi) ad oxidationem implicat.
1. Oxidatio torrefactionis
Torrefactio concentrati cerii fluorocarbonici in aere ad 500°C vel torrefactio concentrati terrae rarae Baiyunebo cum carbonato natrii in aere ad 600-700°C. Dum mineralia terrarum rararum decomponuntur, cerium in mineralibus ad tetravalentem oxidatur. Methodi separationis...ceriumex productis calcinatis includunt methodum duplicis salis sulfatis terrae rarae, methodum extractionis solventis, et cetera.
Praeter oxidationem torrefactionisterra raraConcentratum, sales ut oxalas terrae rarae et carbonas terrae rarae in atmosphaera aerea decompositionem torrefactionis subeunt, et cerium ad CeO2 oxidatur. Ut bona solubilitas mixturae oxidi terrae rarae per torrefactionem obtentae servetur, temperatura torrefactionis non nimis alta esse debet, plerumque inter 700 et 800 ℃. Oxida in solutione acidi sulfurici 1-1.5mol/L vel solutione acidi nitrici 4-5mol/L dissolvi possunt. Cum minerale torrefactum acido sulfurico et acido nitrico lixiviatur, cerium plerumque in solutionem forma tetravalenti intrat. Prius solutionem sulfatis terrae rarae continentem 50g/L REO circa 45 ℃ obtinere, deinde dioxidum cerii methodo extractionis P204 producere implicat; posterius solutionem nitratis terrae rarae continentem REO 150-200g/L ad temperaturam 80-85 ℃ praeparare, deinde extractione TBP ad cerium separandum implicat.
Cum oxida terrarum rararum acido sulfurico diluto vel acido nitrico dissolvuntur, CeO₂ relative insolubilis est. Quapropter, parva quantitas acidi hydrofluorici solutioni addenda est ut catalysator in posteriore dissolutionis stadio ut solubilitas CeO₂ augeatur.
2. Oxidatio aeris sicci.
Hydroxidum terrae rarae in fornacem siccatoriam pone et sub condicionibus ventilatis ad 100-120°C per 16-24 horas oxida. Reactio oxidationis haec est:
4Ce(OH)³ + O₂ + 2H₂O = 4Ce(OH)₄
Ratio oxidationis cerii ad 97% pervenire potest. Si temperatura oxidationis ulterius ad 140°C augeatur, tempus oxidationis ad 4-6 horas breviari potest, et ratio oxidationis cerii etiam ad 97%~98% pervenire potest. Processus oxidationis aeris sicci magnam pulveris copiam et condiciones laboris malas producit, quae nunc praecipue in laboratorio adhibentur.
3. Oxidatio aeris humidi atmosphaerici
Misce hydroxidum terrae rarae cum aqua ut mixturam formetur, concentrationem REO ad 50-70g/L modera, NaOH adde ut alcalinitas mixturae ad 0.15-0.30mol/L augeatur, et cum ad 85°C calefacta est, aerem directe introduce ut omne cerium trivalentum in mixtura in cerium tetravalentem oxidetur. Per oxidationem, evaporatio aquae relative magna est, ita certa quantitas aquae quovis tempore addenda est ut stabilior concentratio terrae rarae servetur. Cum 40L mixturae in unaquaque parte oxidantur, tempus oxidationis 4-5 horae est, et celeritas oxidationis cerii 98% attingere potest. Cum 8m3 mixturae hydroxidi terrae rarae singulis vicibus oxidantur, celeritas fluxus aeris 8-12m3/min est, et tempus oxidationis ad 15h augetur, celeritas oxidationis cerii 97%~98% attingere potest.
Proprietates methodi oxidationis aeris humidi atmosphaerici sunt: alta oxidationis cerii celeritas, magna productio, bonae condiciones laboris, operatio simplex, et haec methodus vulgo in industria adhibita est ad producendum cerii dioxidum crudum.
4. Oxidatio aeris humidi pressa
Sub pressione normali, oxidatio aeris diutius tempus requirit, et homines tempus oxidationis pressione adhibita abbreviant. Incrementum pressionis aeris, id est, incrementum pressionis partialis oxygenii in systemate, dissolutioni oxygenii in solutione et diffusioni oxygenii ad superficiem particularum hydroxidi terrae rarae conducit, ita processum oxidationis accelerans.
Misce hydroxidum terrae rarae cum aqua ad circiter 60g/L, pH ad 13 cum hydroxido natrii adapta, temperaturam ad circiter 80°C eleva, aerem ad oxidationem introduce, pressionem ad 0.4MPa modera, et per horam unam oxida. Celeritas oxidationis cerii plus quam 95% attingere potest. In productione actuali, materia cruda oxidationis, hydroxidum terrae rarae, per conversionem alcalinam per praecipitationem salis complexi sulfatis natrii terrae rarae obtinetur. Ut processus brevior fiat, praecipitatio salis complexi sulfatis natrii terrae rarae cum solutione alcalina in cisternam oxidationis pressam addi potest, pressione et temperatura certa servatis. Aer vel oxygenium dives introducere potest ut terra rara in sale complexo in hydroxidum terrae rarae convertatur, et simul Ce(OH)3 in eo in Ce(OH)4 oxidari potest.
Sub condicionibus pressuris, celeritas conversionis alcalinae salis complexi, celeritas oxidationis cerii, et celeritas oxidationis cerii omnes augentur. Post 45 minuta reactionis, celeritas conversionis alcalinae salis duplicis et celeritas oxidationis cerii plus quam 96% attigerunt.
Tempus publicationis: IX Maii MMXXIII