6

Cerio karbonatas

Pastaraisiais metais lantanidų reagentų taikymas organinėje sintezėje buvo sparčiai tobulinamas. Tarp jų daugelis lantanidų reagentų pasižymi akivaizdžia selektyvia katalize anglies-anglies jungčių formavimo reakcijoje; tuo pačiu metu daugelis lantanidų reagentų pasižymi puikiomis savybėmis organinėse oksidacijos ir redukcijos reakcijose, siekiant konvertuoti funkcines grupes. Retųjų žemių panaudojimas žemės ūkyje yra mokslinis tyrimų pasiekimas su kiniškomis savybėmis, kurį po daugelio metų sunkaus darbo įgijo Kinijos mokslininkai ir technologijos darbuotojai, ir jis buvo aktyviai reklamuojamas kaip svarbi priemonė siekiant padidinti žemės ūkio produkciją Kinijoje. Retųjų žemių karbonatas lengvai tirpsta rūgštyje, sudarydamas atitinkamas druskas ir anglies dioksidą, todėl jį galima patogiai naudoti įvairių retųjų žemių druskų ir kompleksų sintezėje, neįvedant anijoninių priemaišų. Pavyzdžiui, jis gali reaguoti su stipriomis rūgštimis, tokiomis kaip azoto rūgštis, druskos rūgštis, azoto rūgštis, perchloro rūgštis ir sieros rūgštis, sudarydamas vandenyje tirpias druskas. Reaguoti su fosforo rūgštimi ir vandenilio fluorido rūgštimi, kad virstų netirpiais retųjų žemių fosfatais ir fluoridais. Reaguoti su daugeliu organinių rūgščių, kad sudarytų atitinkamus retųjų žemių organinius junginius. Tai gali būti tirpūs kompleksiniai katijonai arba kompleksiniai anijonai, arba, priklausomai nuo tirpalo vertės, nusodinami mažiau tirpūs neutralūs junginiai. Kita vertus, retųjų žemių karbonatas kalcinavimo būdu gali būti suskaidomas į atitinkamus oksidus, kurie gali būti tiesiogiai naudojami daugelio naujų retųjų žemių medžiagų gamyboje. Šiuo metu Kinijoje retųjų žemių karbonato metinė produkcija viršija 10 000 tonų, tai sudaro daugiau nei ketvirtadalį visų retųjų žemių prekių, o tai rodo, kad retųjų žemių karbonato pramoninė gamyba ir taikymas vaidina labai svarbų vaidmenį retųjų žemių pramonės plėtrai.

Cerio karbonatas yra neorganinis junginys, kurio cheminė formulė yra C3Ce2O9, molekulinė masė 460, logP -7,40530, PSA 198,80000, virimo temperatūra 333,6 °C esant 760 mmHg slėgiui ir pliūpsnio temperatūra 169,8 °C. Pramoninėje retųjų žemių gamyboje cerio karbonatas yra tarpinė žaliava įvairiems cerio produktams, tokiems kaip įvairios cerio druskos ir cerio oksidas, gaminti. Jis turi platų panaudojimo spektrą ir yra svarbus lengvųjų retųjų žemių produktas. Hidratuoto cerio karbonato kristalas turi lantanito tipo struktūrą, o jo SEM nuotrauka rodo, kad pagrindinė hidratuoto cerio karbonato kristalo forma yra dribsnių pavidalo, o dribsniai yra silpnai sujungti ir sudaro žiedlapio formos struktūrą, o struktūra yra laisva, todėl veikiant mechaninei jėgai jį lengva suskaidyti į mažus fragmentus. Pramonėje įprastai gaminamas cerio karbonatas po džiovinimo šiuo metu turi tik 42–46 % visų retųjų žemių elementų, o tai riboja cerio karbonato gamybos efektyvumą.

Dėl mažo vandens suvartojimo, stabilios kokybės pagaminto cerio karbonato nereikia džiovinti ar džiovinti po išcentrinio džiovinimo, o bendras retųjų žemių kiekis gali siekti 72–74 %, o procesas yra paprastas ir vieno etapo cerio karbonatui su dideliu bendru retųjų žemių kiekiu paruošti. Taikoma ši techninė schema: cerio karbonatui su dideliu bendru retųjų žemių kiekiu paruošti naudojamas vieno etapo metodas, t. y. cerio tiekiamas tirpalas, kurio masės koncentracija yra CeO240–90 g/l, kaitinamas 95–105 °C temperatūroje ir nuolat maišant įpilama amonio bikarbonato, kad nusodintų cerio karbonatą. Amonio bikarbonato kiekis reguliuojamas taip, kad tiekiamo skysčio pH vertė galiausiai būtų 6,3–6,5, o įpylimo greitis būtų tinkamas, kad tiekiamas skystis neišbėgtų iš lovio. Cerio tiekiamas tirpalas yra bent vienas iš šių: cerio chlorido vandeninis tirpalas, cerio sulfato vandeninis tirpalas arba cerio nitrato vandeninis tirpalas. „UrbanMines Tech“ tyrimų ir plėtros komanda. Co., Ltd. taiko naują sintezės metodą, įpildama kieto amonio bikarbonato arba vandeninio amonio bikarbonato tirpalo.

Cerio karbonatas gali būti naudojamas cerio oksidui, cerio dioksidui ir kitoms nanomedžiagoms gaminti. Toliau pateikiami taikymo pavyzdžiai:

1. Atsparus akinimo efektui violetinis stiklas, stipriai sugeriantis ultravioletinius spindulius ir geltonąją matomos šviesos dalį. Remiantis įprasto natrio-kalkių-silicio dioksido flotacinio stiklo sudėtimi, jame yra šios žaliavos pagal svorio procentą: silicio dioksidas 72–82 %, natrio oksidas 6–15 %, kalcio oksidas 4–13 %, magnio oksidas 2–8 %, aliuminio oksidas 0–3 %, geležies oksidas 0,05–0,3 %, cerio karbonatas 0,1–3 %, neodimio karbonatas 0,4–1,2 %, mangano dioksidas 0,5–3 %. 4 mm storio stiklo matomos šviesos pralaidumas yra didesnis nei 80 %, ultravioletinių spindulių pralaidumas mažesnis nei 15 %, o pralaidumas 568–590 nm bangos ilgiuose – mažesnis nei 15 %.

2. Endoterminiai energiją taupantys dažai, besiskiriantys tuo, kad jie susidaro sumaišant užpildą ir plėvelę formuojančią medžiagą, o užpildas susidaro sumaišant šias žaliavas svorio dalimis: 20–35 dalis silicio dioksido ir 8–20 dalių aliuminio oksido, 4–10 dalių titano oksido, 4–10 dalių cirkonio oksido, 1–5 dalis cinko oksido, 1–5 dalis magnio oksido, 0,8–5 dalis silicio karbido, 0,02–0,5 dalies itrio oksido ir 0,01–1,5 dalies chromo oksido, 0,01–1,5 dalies kaolino, 0,01–1,5 dalies retųjų žemių elementų, 0,8–5 dalys juodosios anglies, kiekvienos žaliavos dalelių dydis yra 1–5 μm; kur retųjų žemių medžiagos apima 0,01–1,5 dalis lantano karbonato, 0,01–1,5 dalis cerio karbonato, 1,5 dalies praseodimio karbonato, 0,01–1,5 dalis praseodimio karbonato, 0,01–1,5 dalis neodimio karbonato ir 0,01–1,5 dalis promečio nitrato; plėvelę formuojanti medžiaga yra kalio natrio karbonatas; kalio natrio karbonatas sumaišomas su tokiu pačiu kalio karbonato ir natrio karbonato svoriu. Užpildo ir plėvelę formuojančios medžiagos svorio maišymo santykis yra 2,5:7,5, 3,8:6,2 arba 4,8:5,2. Be to, endoterminių energiją taupančių dažų paruošimo būdas pasižymi šiais etapais:

1 veiksmas, užpildo paruošimas, pirmiausia pasverkite 20–35 dalis silicio dioksido, 8–20 dalių aliuminio oksido, 4–10 dalių titano oksido, 4–10 dalių cirkonio oksido ir 1–5 dalis cinko oksido (pagal svorį), 1–5 dalis magnio oksido, 0,8–5 dalis silicio karbido, 0,02–0,5 dalies itrio oksido, 0,01–1,5 dalies chromo trioksido, 0,01–1,5 dalies kaolino, 0,01–1,5 dalies retųjų žemių elementų ir 0,8–5 dalis juodosios anglies, o tada tolygiai sumaišykite maišytuve, kad gautumėte užpildą; kur retųjų žemių medžiaga apima 0,01–1,5 dalis lantano karbonato, 0,01–1,5 dalis cerio karbonato, 0,01–1,5 dalis praseodimio karbonato, 0,01–1,5 dalis neodimio karbonato ir 0,01~1,5 dalis promečio nitrato;

2 veiksmas, plėvelę formuojančios medžiagos paruošimas, plėvelę formuojanti medžiaga yra natrio kalio karbonatas; pirmiausia pasverkite kalio karbonatą ir natrio karbonatą atitinkamai pagal svorį, o tada sumaišykite juos tolygiai, kad gautumėte plėvelę formuojančią medžiagą; natrio kalio karbonatas yra toks pat kalio karbonato ir natrio karbonato svorio mišinys;

3 veiksmas, užpildo ir plėvelės medžiagos maišymo santykis pagal svorį yra 2,5: 7,5, 3,8: 6,2 arba 4,8: ​​5,2, ir mišinys tolygiai sumaišomas ir disperguojamas, kad gautųsi mišinys;

4 etape mišinys malamas rutuliniu malūnu 6–8 valandas, o tada galutinis produktas gaunamas perleidžiant per sietą, kurio akučių dydis yra 1–5 μm.

3. Itin smulkaus cerio oksido paruošimas: Naudojant hidratuotą cerio karbonatą kaip pirmtaką, tiesioginio rutulinio malimo ir kalcinavimo būdu buvo pagamintas itin smulkus cerio oksidas, kurio vidutinis dalelių dydis yra mažesnis nei 3 μm. Gauti produktai turi kubinę fluorito struktūrą. Didėjant kalcinavimo temperatūrai, produktų dalelių dydis mažėja, dalelių dydžio pasiskirstymas siaurėja, o kristališkumas didėja. Tačiau trijų skirtingų stiklų poliravimo gebėjimas parodė maksimalią vertę tarp 900 ℃ ir 1000 ℃. Todėl manoma, kad stiklo paviršiaus medžiagų pašalinimo greičiui poliravimo proceso metu didelę įtaką daro poliravimo miltelių dalelių dydis, kristališkumas ir paviršiaus aktyvumas.