ସେରିୟମ୍‌ର ବାୟୁ ଅକ୍ସିଡେସନ ପୃଥକୀକରଣ

ବାୟୁ ଅକ୍ସିଡେସନ ପଦ୍ଧତି ହେଉଛି ଏକ ଅକ୍ସିଡେସନ ପଦ୍ଧତି ଯାହା ବାୟୁରେ ଥିବା ଅମ୍ଳଜାନକୁ ଅକ୍ସିଡେସନ କରିବା ପାଇଁ ବ୍ୟବହାର କରେସେରିୟମ୍କିଛି ନିର୍ଦ୍ଦିଷ୍ଟ ପରିସ୍ଥିତିରେ ଟେଟ୍ରାଭାଲେଣ୍ଟକୁ। ଏହି ପଦ୍ଧତିରେ ସାଧାରଣତଃ ଫ୍ଲୋରୋକାର୍ବନ ସେରିୟମ୍ ଅୟର୍କ କନସଣ୍ଟ୍ରେଣ୍ଟ, ବିରଳ ପୃଥିବୀ ଅକ୍ସାଲେଟ୍ ଏବଂ କାର୍ବୋନେଟ୍ କୁ ବାୟୁରେ ପୋଡ଼ିବା (ରୋଷ୍ଟିଂ ଅକ୍ସିଡେସନ୍ ଭାବରେ ଜଣାଶୁଣା) କିମ୍ବା ବିରଳ ପୃଥିବୀ ହାଇଡ୍ରୋକ୍ସାଇଡ୍ (ଶୁଷ୍କ ବାୟୁ ଅକ୍ସିଡେସନ୍) ପୋଡ଼ିବା କିମ୍ବା ଅକ୍ସିଡେସନ୍ ପାଇଁ ବିରଳ ପୃଥିବୀ ହାଇଡ୍ରୋକ୍ସାଇଡ୍ ସ୍ଲରି (ଓଦା ବାୟୁ ଅକ୍ସିଡେସନ୍) ରେ ବାୟୁ ପ୍ରବେଶ କରାଇବା ଅନ୍ତର୍ଭୁକ୍ତ।

୧, ରୋଷ୍ଟିଂ ଅକ୍ସିଡେସନ

ଫ୍ଲୋରୋକାର୍ବନ ସେରିୟମ୍ ଘନତାକୁ 500 ℃ ରେ ବାୟୁରେ ଭଜା କିମ୍ବା ବାଇୟୁନେବୋ ବିରଳ ପୃଥିବୀ ଘନତାକୁ 600-700 ℃ ରେ ବାୟୁରେ ସୋଡିୟମ୍ କାର୍ବୋନେଟ୍ ସହିତ ଭଜା। ବିରଳ ପୃଥିବୀ ଖଣିଜ ପଦାର୍ଥର ବିଘଟନ ସମୟରେ, ଖଣିଜ ପଦାର୍ଥରେ ଥିବା ସେରିୟମ୍ ଟେଟ୍ରାଭାଲେଣ୍ଟରେ ଅକ୍ସିଡାଇଜ୍ ହୋଇଥାଏ। ପୃଥକୀକରଣ ପାଇଁ ପଦ୍ଧତିଗୁଡ଼ିକସେରିୟମ୍କାଲସାଇଣ୍ଡ ଉତ୍ପାଦଗୁଡ଼ିକ ମଧ୍ୟରୁ ବିରଳ ପୃଥିବୀ ସଲଫେଟ୍ ଡବଲ୍ ଲୁଣ ପଦ୍ଧତି, ଦ୍ରାବକ ନିଷ୍କାସନ ପଦ୍ଧତି ଇତ୍ୟାଦି ଅନ୍ତର୍ଭୁକ୍ତ।

ଅକ୍ସିଡେସନ ରୋଷ୍ଟିଂ ସହିତବିରଳ ପୃଥିବୀଘନତା, ବିରଳ ପୃଥିବୀ ଅକ୍ସାଲେଟ୍ ଏବଂ ବିରଳ ପୃଥିବୀ କାର୍ବୋନେଟ୍ ଭଳି ଲବଣ ବାୟୁମଣ୍ଡଳରେ ଭଜା ବିଘଟିତ ହୁଏ ଏବଂ ସେରିୟମ୍ CeO2 ରେ ଅକ୍ସିଡାଇଜ୍ ହୁଏ। ଭଜା ଦ୍ୱାରା ପ୍ରାପ୍ତ ବିରଳ ପୃଥିବୀ ଅକ୍ସାଇଡ୍ ମିଶ୍ରଣର ଭଲ ଦ୍ରବଣୀୟତା ସୁନିଶ୍ଚିତ କରିବା ପାଇଁ, ଭଜା ତାପମାତ୍ରା ଅତ୍ୟଧିକ ହେବା ଉଚିତ୍ ନୁହେଁ, ସାଧାରଣତଃ 700 ଏବଂ 800 ℃ ମଧ୍ୟରେ। ଅକ୍ସାଇଡ୍ ଗୁଡ଼ିକୁ 1-1.5mol/L ସଲଫ୍ୟୁରିକ୍ ଏସିଡ୍ ଦ୍ରବଣ କିମ୍ବା 4-5mol/L ନାଇଟ୍ରିକ୍ ଏସିଡ୍ ଦ୍ରବଣରେ ଦ୍ରବୀଭୂତ କରାଯାଇପାରିବ। ସଲଫ୍ୟୁରିକ୍ ଏସିଡ୍ ଏବଂ ନାଇଟ୍ରିକ୍ ଏସିଡ୍ ସହିତ ଭଜା ଅୟସ୍କକୁ ଲିଚ୍ କରିବା ସମୟରେ, ସେରିୟମ୍ ମୁଖ୍ୟତଃ ଏକ ଟେଟ୍ରାଭାଲେଣ୍ଟ ଆକାରରେ ଦ୍ରବଣରେ ପ୍ରବେଶ କରେ। ପ୍ରଥମଟିରେ ପ୍ରାୟ 45 ℃ ରେ 50g/L REO ଧାରଣ କରିଥିବା ଏକ ବିରଳ ପୃଥିବୀ ସଲଫେଟ୍ ଦ୍ରବଣ ପାଇବା, ଏବଂ ତା’ପରେ P204 ନିଷ୍କାସନ ପଦ୍ଧତି ବ୍ୟବହାର କରି ସେରିୟମ୍ ଡାଇଅକ୍ସାଇଡ୍ ଉତ୍ପାଦନ କରିବା ଅନ୍ତର୍ଭୁକ୍ତ; ପରବର୍ତ୍ତୀଟିରେ 80-85 ℃ ତାପମାତ୍ରାରେ 150-200g/L ର REO ଧାରଣ କରିଥିବା ଏକ ବିରଳ ପୃଥିବୀ ନାଇଟ୍ରେଟ୍ ଦ୍ରବଣ ପ୍ରସ୍ତୁତ କରିବା ଏବଂ ତା’ପରେ ସେରିୟମ୍ ପୃଥକ କରିବା ପାଇଁ TBP ନିଷ୍କାସନ ବ୍ୟବହାର କରିବା ଅନ୍ତର୍ଭୁକ୍ତ।

ଯେତେବେଳେ ବିରଳ ପୃଥିବୀ ଅକ୍ସାଇଡଗୁଡ଼ିକୁ ତରଳ ସଲଫ୍ୟୁରିକ୍ ଏସିଡ୍ କିମ୍ବା ନାଇଟ୍ରିକ୍ ଏସିଡ୍ ସହିତ ଦ୍ରବୀଭୂତ କରାଯାଏ, ସେତେବେଳେ CeO2 ଅପେକ୍ଷାକୃତ ଭାବରେ ଅଦ୍ରବୀର୍ଯ୍ୟଶୀଳ ହୋଇଥାଏ। ତେଣୁ, CeO2 ର ଦ୍ରବୀର୍ଯ୍ୟତାକୁ ଉନ୍ନତ କରିବା ପାଇଁ ବିଲୋପର ପରବର୍ତ୍ତୀ ପର୍ଯ୍ୟାୟରେ ଏକ ଉତ୍ପ୍ରକାଶକ ଭାବରେ ଦ୍ରବଣରେ ଅଳ୍ପ ପରିମାଣର ହାଇଡ୍ରୋଫ୍ଲୋରିକ୍ ​​ଏସିଡ୍ ମିଶାଯିବା ଆବଶ୍ୟକ।

୨, ଶୁଷ୍କ ବାୟୁ ଅକ୍ସିଡେସନ

ବିରଳ ପୃଥିବୀ ହାଇଡ୍ରୋକ୍ସାଇଡ୍ କୁ ଏକ ଶୁଖାଇବା ଚୁଲିରେ ରଖନ୍ତୁ ଏବଂ ଏହାକୁ ବାୟୁଚଳନ ଅବସ୍ଥାରେ 100-120 ℃ ରେ 16-24 ଘଣ୍ଟା ପାଇଁ ଅକ୍ସିଡାଇଜ୍ କରନ୍ତୁ। ଅକ୍ସିଡାଇଜ୍ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା ନିମ୍ନଲିଖିତ ଭାବରେ ଅଟେ:

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

ସେରିୟମର ଅକ୍ସିଡେସନ ହାର ୯୭% ପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ ପହଞ୍ଚିପାରେ। ଯଦି ଅକ୍ସିଡେସନ ତାପମାତ୍ରାକୁ ଆହୁରି ୧୪୦ ℃ ପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ ବୃଦ୍ଧି କରାଯାଏ, ତେବେ ଅକ୍ସିଡେସନ ସମୟକୁ ୪-୬ ଘଣ୍ଟା ପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ ହ୍ରାସ କରାଯାଇପାରିବ, ଏବଂ ସେରିୟମର ଅକ୍ସିଡେସନ ହାର ମଧ୍ୟ ୯୭% ~ ୯୮% ପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ ପହଞ୍ଚିପାରିବ। ଶୁଷ୍କ ବାୟୁ ଅକ୍ସିଡେସନ ପ୍ରକ୍ରିୟା ପ୍ରଚୁର ପରିମାଣରେ ଧୂଳି ଏବଂ ଖରାପ ଶ୍ରମ ପରିସ୍ଥିତି ସୃଷ୍ଟି କରେ, ଯାହା ବର୍ତ୍ତମାନ ମୁଖ୍ୟତଃ ପରୀକ୍ଷାଗାରରେ ବ୍ୟବହୃତ ହୁଏ।

3, ବାୟୁମଣ୍ଡଳୀୟ ଆର୍ଦ୍ର ବାୟୁ ଅକ୍ସିଡେସନ

ଏକ ସ୍ଲରି ଗଠନ ପାଇଁ ପାଣି ସହିତ ବିରଳ ପୃଥିବୀ ହାଇଡ୍ରୋକ୍ସାଇଡ୍ ମିଶାନ୍ତୁ, REO ସାନ୍ଦ୍ରତାକୁ 50-70g/L ନିୟନ୍ତ୍ରଣ କରନ୍ତୁ, ସ୍ଲରିର କ୍ଷାରତାକୁ 0.15-0.30mol/L ବୃଦ୍ଧି କରିବା ପାଇଁ NaOH ଯୋଡନ୍ତୁ, ଏବଂ 85 ℃ କୁ ଗରମ କଲେ, ସ୍ଲରିରେ ଥିବା ସମସ୍ତ ତ୍ରିଭାଲଣ୍ଟ ସେରିୟମ୍ କୁ ଟେଟ୍ରାଭାଲଣ୍ଟ ସେରିୟମ୍ ରେ ଅକ୍ସିଡାଇଜ୍ କରିବା ପାଇଁ ସିଧାସଳଖ ବାୟୁ ପ୍ରବେଶ କରାନ୍ତୁ। ଅକ୍ସିଡାଇଜ୍ ପ୍ରକ୍ରିୟା ସମୟରେ, ପାଣିର ବାଷ୍ପୀଭବନ ତୁଳନାତ୍ମକ ଭାବରେ ଅଧିକ ହୋଇଥାଏ, ତେଣୁ ବିରଳ ପୃଥିବୀର ଅଧିକ ସ୍ଥିର ସାନ୍ଦ୍ରତା ବଜାୟ ରଖିବା ପାଇଁ ଯେକୌଣସି ସମୟରେ ଏକ ନିର୍ଦ୍ଦିଷ୍ଟ ପରିମାଣର ପାଣି ପରିପୂରକ କରାଯିବା ଉଚିତ। ପ୍ରତ୍ୟେକ ବ୍ୟାଚରେ 40L ସ୍ଲରି ଅକ୍ସିଡାଇଜ୍ ହେଲେ, ଅକ୍ସିଡାଇଜ୍ ସମୟ 4-5 ଘଣ୍ଟା ହୋଇଥାଏ, ଏବଂ ସେରିୟମ୍ ର ଅକ୍ସିଡାଇଜ୍ ହାର 98% ପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ ପହଞ୍ଚିପାରେ। ଯେତେବେଳେ ପ୍ରତ୍ୟେକ ଥର 8m3 ବିରଳ ପୃଥିବୀ ହାଇଡ୍ରୋକ୍ସାଇଜ୍ ସ୍ଲରି ଅକ୍ସିଡାଇଜ୍ ହୁଏ, ବାୟୁ ପ୍ରବାହ ହାର 8-12m3/ମିନିଟ୍ ହୋଇଥାଏ, ଏବଂ ଅକ୍ସିଡାଇଜ୍ ସମୟ 15h କୁ ବୃଦ୍ଧି କରାଯାଏ, ସେରିୟମ୍ ର ଅକ୍ସିଡାଇଜ୍ ହାର 97% ~ 98% ପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ ପହଞ୍ଚିପାରେ।

ବାୟୁମଣ୍ଡଳୀୟ ଆର୍ଦ୍ର ବାୟୁ ଅକ୍ସିଡେସନ ପଦ୍ଧତିର ବୈଶିଷ୍ଟ୍ୟଗୁଡ଼ିକ ହେଉଛି: ସେରିୟମର ଉଚ୍ଚ ଅକ୍ସିଡେସନ ହାର, ଅଧିକ ଉତ୍ପାଦନ, ଭଲ କାର୍ଯ୍ୟ ପରିସ୍ଥିତି, ସରଳ କାର୍ଯ୍ୟ, ଏବଂ ଏହି ପଦ୍ଧତି ସାଧାରଣତଃ ଶିଳ୍ପରେ ଅଶୋଧିତ ସେରିୟମ୍ ଡାଇଅକ୍ସାଇଡ୍ ଉତ୍ପାଦନ ପାଇଁ ବ୍ୟବହୃତ ହୁଏ।

୪, ଚାପଯୁକ୍ତ ଓଦା ବାୟୁ ଅକ୍ସିଡେସନ

ସାଧାରଣ ଚାପରେ, ବାୟୁ ଅକ୍ସିଡେସନ ଅଧିକ ସମୟ ନେଇଥାଏ, ଏବଂ ଲୋକମାନେ ଚାପ ବ୍ୟବହାର କରି ଅକ୍ସିଡେସନ ସମୟକୁ କମାଇ ଦିଅନ୍ତି। ବାୟୁ ଚାପ ବୃଦ୍ଧି, ଅର୍ଥାତ୍ ସିଷ୍ଟମରେ ଅକ୍ସିଜେନ ଆଂଶିକ ଚାପ ବୃଦ୍ଧି, ଦ୍ରବଣରେ ଅକ୍ସିଜେନର ବିଲୋପ ଏବଂ ବିରଳ ପୃଥିବୀ ହାଇଡ୍ରୋକ୍ସାଇଡ୍ କଣିକାଗୁଡ଼ିକର ପୃଷ୍ଠ ପ୍ରସାରଣରେ ଅକ୍ସିଜେନର ପ୍ରସାରଣ ପାଇଁ ସହାୟକ ହୋଇଥାଏ, ଯାହା ଫଳରେ ଅକ୍ସିଡେସନ ପ୍ରକ୍ରିୟା ତ୍ୱରାନ୍ୱିତ ହୁଏ।

ପ୍ରାୟ 60g/L ପାଣିରେ ବିରଳ ପୃଥିବୀ ହାଇଡ୍ରୋକ୍ସାଇଡ୍ ମିଶାନ୍ତୁ, pH କୁ 13 ରେ ସୋଡିୟମ୍ ହାଇଡ୍ରୋକ୍ସାଇଡ୍ ସହିତ ଆଡଜଷ୍ଟ କରନ୍ତୁ, ତାପମାତ୍ରାକୁ ପ୍ରାୟ 80 ℃ ପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ ବୃଦ୍ଧି କରନ୍ତୁ, ଅକ୍ସିଡେସନ୍ ପାଇଁ ବାୟୁ ପ୍ରବର୍ତ୍ତନ କରନ୍ତୁ, 0.4MPa ରେ ଚାପ ନିୟନ୍ତ୍ରଣ କରନ୍ତୁ ଏବଂ 1 ଘଣ୍ଟା ପାଇଁ ଅକ୍ସିଡେସନ୍ କରନ୍ତୁ। ସେରିୟମ୍‌ର ଅକ୍ସିଡେସନ୍ ହାର 95% ରୁ ଅଧିକ ହୋଇପାରେ। ପ୍ରକୃତ ଉତ୍ପାଦନରେ, ଅକ୍ସିଡେସନ୍ କଞ୍ଚାମାଲ ବିରଳ ପୃଥିବୀ ହାଇଡ୍ରୋକ୍ସାଇଡ୍ ବିରଳ ପୃଥିବୀ ସୋଡିୟମ୍ ସଲଫେଟ୍ ଜଟିଳ ଲୁଣର ଅବପାତ ମାଧ୍ୟମରେ କ୍ଷାର ରୂପାନ୍ତର ଦ୍ୱାରା ପ୍ରାପ୍ତ ହୁଏ। ପ୍ରକ୍ରିୟାକୁ ସଂକ୍ଷିପ୍ତ କରିବା ପାଇଁ, ବିରଳ ପୃଥିବୀ ସୋଡିୟମ୍ ସଲଫେଟ୍ ଜଟିଳ ଲୁଣ ଏବଂ କ୍ଷାରୀୟ ଦ୍ରବଣର ଅବପାତକୁ ଏକ ଚାପଯୁକ୍ତ ଅକ୍ସିଡେସନ୍ ଟାଙ୍କିରେ ଯୋଡାଯାଇପାରିବ, ଏକ ନିର୍ଦ୍ଦିଷ୍ଟ ଚାପ ଏବଂ ତାପମାତ୍ରା ବଜାୟ ରଖିପାରିବ। ଜଟିଳ ଲୁଣରେ ଥିବା ବିରଳ ପୃଥିବୀକୁ ବିରଳ ପୃଥିବୀ ହାଇଡ୍ରୋକ୍ସାଇଡ୍‌ରେ ପରିଣତ କରିବା ପାଇଁ ବାୟୁ କିମ୍ବା ସମୃଦ୍ଧ ଅମ୍ଳଜାନ ପ୍ରବର୍ତ୍ତନ କରାଯାଇପାରିବ, ଏବଂ ସେହି ସମୟରେ, ଏଥିରେ ଥିବା Ce (OH) 3 କୁ Ce (OH) 4 ରେ ଅକ୍ସିଡେସନ୍ କରାଯାଇପାରିବ।

ଚାପଗ୍ରସ୍ତ ଅବସ୍ଥାରେ, ଜଟିଳ ଲୁଣର କ୍ଷାର ରୂପାନ୍ତର ହାର, ସେରିୟମର ଅକ୍ସିଡେସନ ହାର ଏବଂ ସେରିୟମର ଅକ୍ସିଡେସନ ହାର ଉନ୍ନତ ହୋଇଥାଏ। 45 ମିନିଟ୍ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା ପରେ, ଦ୍ୱିଗୁଣ କ୍ଷର ରୂପାନ୍ତର ହାର ଏବଂ ସେରିୟମର ଅକ୍ସିଡେସନ ହାର 96% ରୁ ଅଧିକ ପହଞ୍ଚିଥାଏ।