RU2623542C1 - Method of electrochemical oxidation of cerium - Google Patents
Method of electrochemical oxidation of cerium Download PDFInfo
- Publication number
- RU2623542C1 RU2623542C1 RU2016133027A RU2016133027A RU2623542C1 RU 2623542 C1 RU2623542 C1 RU 2623542C1 RU 2016133027 A RU2016133027 A RU 2016133027A RU 2016133027 A RU2016133027 A RU 2016133027A RU 2623542 C1 RU2623542 C1 RU 2623542C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cerium
- anode
- oxidation
- cathode
- iii
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к способу электрохимического окисления церия (III) в нитратных растворах при переработке концентратов редкоземельных металлов (РЗМ), полученных из различных видов сырья. Изобретение может быть использовано на стадии предварительной переработки концентрата РЗМ с целью выделения из него церия методом электроокисления с последующей экстракцией или осаждением карбоната или оксалата церия.The invention relates to a method for the electrochemical oxidation of cerium (III) in nitrate solutions in the processing of rare earth metal concentrates (REM) obtained from various types of raw materials. The invention can be used at the stage of preliminary processing of REM concentrate with the aim of separating cerium from it by electrooxidation followed by extraction or precipitation of cerium carbonate or oxalate.
Способ электрохимического окисления церия при переработке концентратов РЗМ характеризуется тем, что с целью упрощения и удешевления процесса, повышения выхода по току и скорости окисления церия, а также снижения расхода электроэнергии процесс электрохимического окисления церия проводят в анодной камере двухкамерного электролизера, отделенной от катодной камеры пористой керамической диафрагмой, изготовленной плазмохимическим методом, с заданными размерами и определенной структурой пор, предотвращающими попадание окисленного церия из анодной камеры в катодную, но не препятствующими миграции нитрат-ионов в анодную камеру. Процесс проводят с нерастворимыми титановыми анодами с активирующим покрытием из диоксида иридия по алгоритму, определяемому рабочей температурой и зависимостью плотности тока на аноде и процесса от степени окисления церия. Предпочтительная плотность тока на аноде 6-3 А/дм2, а рабочая температура-35-47°С.The method of electrochemical oxidation of cerium in the processing of REM concentrates is characterized in that in order to simplify and reduce the cost of the process, increase the current efficiency and rate of cerium oxidation, and also reduce the energy consumption, the process of electrochemical oxidation of cerium is carried out in the anode chamber of a two-chamber electrolyzer separated from the cathode chamber of a porous ceramic a diaphragm made by the plasma-chemical method, with a given size and a specific pore structure, preventing the ingress of oxidized cerium from the anode chamber into the cathode, but prevents migration of the nitrate ions in the anode chamber. The process is carried out with insoluble titanium anodes with an activating coating of iridium dioxide according to an algorithm determined by the operating temperature and the dependence of the current density at the anode and the process on the oxidation state of cerium. The preferred current density at the anode is 6-3 A / dm 2 , and the operating temperature is 35-47 ° C.
Известен способ электрохимического окисления церия (III) в азотно-кислом растворе [Седнева Т.А., Тихомирова И.А. Окисление церия в мембранном электролизере. - Апатиты. 2002. - 11 с. - Деп. в ВИНИТИ 12.08.2002, №1475-В2002]. Окисление церия проводили в проточном электролизере фильтр-прессного типа с анионообменной мембранной МА-41, разделяющей анодное и катодное пространство. В качестве нерастворимого анода использовали платину, в качестве материала катода - титан. Оптимальная плотность тока для окисления церия (III) с концентрацией церия в растворе порядка 60-65 г/л в электролите без перемешивания составляет 5,0-7,0 А/дм2 при интегральном выходе по току не более 60%.A known method of electrochemical oxidation of cerium (III) in a nitric acid solution [Sedneva T.A., Tikhomirova I.A. Oxidation of cerium in a membrane electrolyzer. - Apatity. 2002 .-- 11 p. - Dep. at VINITI 08/12/2002, No. 1475-V2002]. Oxidation of cerium was carried out in a flow-through electrolyzer of a filter-press type with an anion exchange membrane MA-41 separating the anode and cathode spaces. Platinum was used as the insoluble anode, and titanium was used as the cathode material. The optimal current density for the oxidation of cerium (III) with a cerium concentration in the solution of the order of 60-65 g / l in the electrolyte without stirring is 5.0-7.0 A / dm 2 with an integrated current output of not more than 60%.
Основными недостатками указанного способа являются невысокий выход по току, а также высокие затраты при использовании дорогостоящей платины как одноразовые, так и связанные с ее медленным электрохимическим растворением в кислых растворах. [Чемоданов А.Н., Колотыркин Я.М., Дембровский М.А. - М.: Электрохимия, 1970. - Т. 6. - Вып. 4. - С. 460-467].The main disadvantages of this method are the low current efficiency, as well as the high costs when using expensive platinum, both disposable and associated with its slow electrochemical dissolution in acidic solutions. [Chemodanov A.N., Kolotyrkin Y.M., Dembrovsky M.A. - M.: Electrochemistry, 1970. - V. 6. - Issue. 4. - S. 460-467].
Известен способ получения нитрата церия (+IV) электрохимическим окислением нитрата церия (III) [Поздеев С.С., Кондратьева Е.С., Губин А.Ф. Электрохимическое получение ионов церия (IV) для применения в процессе очистки сточных вод от органических примесей// Гальванотехника и обработка поверхности, 2014. - Т. 22. - №4. - С. 37-39]. Согласно этому способу получение церия (+IV) в нитратном растворе осуществляют в анодной камере двухкамерного электролизера с анионообменной мембраной МА-41 ИЛ, разделяющей анодное и катодное пространство. В качестве анода используют платинированный ниобий. Состав электролита в анодной камере - раствор нитрата церия (III) с концентрацией металла 115 г/л, содержащий 10 г/л свободной азотной кислоты. Состав электролита в катодной камере электролизера - раствор азотной кислоты с концентрацией 10 г/л.A known method of producing cerium nitrate (+ IV) by electrochemical oxidation of cerium (III) nitrate [Pozdeev SS, Kondratyev ES, Gubin AF Electrochemical production of cerium (IV) ions for use in the process of wastewater treatment from organic impurities // Electroplating and surface treatment, 2014. - V. 22. - No. 4. - S. 37-39]. According to this method, the preparation of cerium (+ IV) in a nitrate solution is carried out in the anode chamber of a two-chamber electrolyzer with an anion-exchange membrane MA-41 IL, separating the anode and cathode space. Platinum niobium is used as an anode. The electrolyte composition in the anode chamber is a solution of cerium (III) nitrate with a metal concentration of 115 g / l, containing 10 g / l of free nitric acid. The composition of the electrolyte in the cathode chamber of the electrolyzer is a solution of nitric acid with a concentration of 10 g / l.
Недостатками данного способа является высокое напряжение на ванне за счет низкой концентрации азотной кислоты и значительного сопротивления анионообменной мембраны, что в конечном итоге определяет низкое значение выхода по току и высокие затраты электроэнергии на получение оксида церия.The disadvantages of this method are the high voltage in the bath due to the low concentration of nitric acid and the significant resistance of the anion exchange membrane, which ultimately determines the low current efficiency and high energy costs for producing cerium oxide.
Известен «Способ получения нитрата церия (+IV) электрохимическим окислением нитрата церия (+III)» по патенту RU 2578717, в котором процесс осуществляют электрохимическим окислением нитрата церия (III) в трехкамерном электролизере с двумя катодными и одним анодным пространством, при плотности тока 1-3 А/дм2 на аноде из платинированного ниобия. Две катодные камеры отделены от анодной камеры ионообменными мембранами: одна катионообменной (МК-40Л), а вторая анионообменной (МА-41 ИЛ). Применение двух катодных камер с разными мембранами позволяет поддерживать концентрацию свободной азотной кислоты в анолите в пределах 8-12 г/л, что предотвращает растворение платинового покрытия на аноде.The known "Method for producing cerium nitrate (+ IV) by electrochemical oxidation of cerium nitrate (+ III)" according to patent RU 2578717, in which the process is carried out by electrochemical oxidation of cerium nitrate (III) in a three-chamber electrolyzer with two cathode and one anode space, at a current density of 1 -3 A / dm 2 at the anode of platinum niobium. Two cathode chambers are separated from the anode chamber by ion-exchange membranes: one is cation-exchange (MK-40L), and the second is anion-exchange (MA-41 IL). The use of two cathode chambers with different membranes allows maintaining the concentration of free nitric acid in the anolyte in the range of 8-12 g / l, which prevents the dissolution of the platinum coating on the anode.
Недостатками данного способа является высокое напряжение в электролизере за счет низкой концентрации азотной кислоты и значительного сопротивления двух мембран - анионообменной и катионообменной, следовательно, высокий удельный расход электроэнергии на окисление церия. Кроме того, при низкой концентрации кислоты существенно снижается скорость окисления церия.The disadvantages of this method is the high voltage in the cell due to the low concentration of nitric acid and the significant resistance of two membranes - anion exchange and cation exchange, therefore, a high specific energy consumption for the oxidation of cerium. In addition, at a low acid concentration, the rate of cerium oxidation is significantly reduced.
Наиболее близким к заявляемому способу является способ окисления церия (Гасанов А.А, Юрасова О.В. Харламова Т.А., Алафердов А.Ф. Конструкция электролизера для окисления церия. Цветные металлы, №8, 2015 г., С. 50-54), по которому окисление церия проводили в электрохимической ячейке (электрохимическом реакторе МБ-26-21-15К), в корпус которой помещены платинированные титановые аноды и титановый катод, а электродные пространства разделены керамической диафрагмой. Электрохимическая ячейка обладает системой раздельной циркуляции анолита и католита, а также регулирования давления в электродных камерах для предотвращения миграции ионов. С целью снижения скорости восстановления азотной кислоты температура в католите поддерживалась не выше 18°С путем ее вывода из электролизера и охлаждения проточной водой. Окисление церия проводили из растворов, содержащих 200-380 г/л РЗО и 50-100 г/л HNO3. Достигнутые показатели при лабораторных испытаниях - степень окисления церия - до 99,0% при расходе электроэнергии 0,6-1,0 кВт/кг СеО2.Closest to the claimed method is a method for the oxidation of cerium (Gasanov A.A., Yurasova O.V. Kharlamova T.A., Alaferdov A.F. Design of an electrolyzer for oxidation of cerium. Non-ferrous metals, No. 8, 2015, P. 50 -54), in which cerium was oxidized in an electrochemical cell (MB-26-21-15K electrochemical reactor), in whose case platinum titanium anodes and a titanium cathode were placed, and the electrode spaces were separated by a ceramic diaphragm. The electrochemical cell has a system of separate circulation of anolyte and catholyte, as well as pressure regulation in the electrode chambers to prevent ion migration. In order to reduce the rate of reduction of nitric acid, the temperature in the catholyte was maintained no higher than 18 ° C by removing it from the cell and cooling it with running water. The oxidation of cerium was carried out from solutions containing 200-380 g / l REO and 50-100 g / l HNO 3 . The achieved results in laboratory tests - the degree of oxidation of cerium - up to 99.0% with an electric energy consumption of 0.6-1.0 kW / kg CeO 2 .
Недостатки известного способа (прототипа):The disadvantages of this method (prototype):
- сложность конструкции электрохимической модульной ячейки, которая определяет сложность управления технологическим процессом окисления церия, особенно при переходе к промышленному исполнению;- the complexity of the design of the electrochemical modular cell, which determines the complexity of controlling the technological process of the oxidation of cerium, especially in the transition to industrial design;
- использование в качестве керамической диафрагмы наноструктурированной ультрафильтрационной керамики, изготовленной путем экструзии, с неконтролируемыми размерами пор, что требует постоянного контроля и регулирования давления в анодных и катодных камерах электролизера;- the use as a ceramic diaphragm of nanostructured ultrafiltration ceramics made by extrusion with uncontrolled pore sizes, which requires constant monitoring and regulation of pressure in the anode and cathode chambers of the electrolyzer;
- значительный расход теплоносителя для охлаждения катодной ячейки до 18°С;- significant heat carrier flow for cooling the cathode cell to 18 ° C;
- высокие затраты на изготовление и использование платинированных анодов;- high costs for the manufacture and use of platinum anodes;
- низкая скорость окисления церия и выход по току.- low rate of cerium oxidation and current efficiency.
В предлагаемом способе технический результат достигается за счет того, что с целью упрощения процесса, повышения выхода по току и скорости окисления церия, процесс электрохимического окисления церия при переработке концентрата РЗМ проводят в анодной камере двухкамерного электролизера, отделенной от катодной камеры пористой керамической диафрагмой, изготовленной плазмохимическим методом, с заданными размерами и определенной структурой пор, предотвращающими попадание окисленного церия из анодной камеры в катодную, но не препятствующими миграции нитрат-ионов в анодную камеру, с нерастворимыми титановыми анодами с активирующим покрытием из диоксида иридия по алгоритму, определяемому взаимной зависимостью плотности тока на аноде от степени окисления церия. Плотность тока на аноде 7-2 А/дм2 (предпочтительно 6-3 А/дм2), а рабочая температура в анодном пространстве 35-47°С. Если все время оставлять высокую плотность тока, то на аноде будет осуществляться выделение кислорода, т.е.протекать побочная реакция, и выход по току упадет.In the proposed method, the technical result is achieved due to the fact that in order to simplify the process, increase the current efficiency and cerium oxidation rate, the process of electrochemical oxidation of cerium during processing of rare-earth metal concentrate is carried out in the anode chamber of a two-chamber electrolyzer separated from the cathode chamber by a porous ceramic diaphragm made by a plasma chemical by a method with specified sizes and a specific pore structure that prevents oxidized cerium from entering the anode chamber into the cathode, but without interfering they migrate nitrate ions into the anode chamber, with insoluble titanium anodes with an activating coating of iridium dioxide according to an algorithm determined by the mutual dependence of the current density on the anode on the degree of cerium oxidation. The current density at the anode is 7-2 A / dm 2 (preferably 6-3 A / dm 2 ), and the operating temperature in the anode space is 35-47 ° C. If you keep a high current density all the time, then oxygen will be released on the anode, i.e., a side reaction will occur, and the current efficiency will drop.
Изготовление керамической пористой мембраны производится плазмохимическим способом из корундового порошка с частицами сферической формы и определенного размера. За счет того, что генератор потока частиц корунда направляется под определенным углом к вращающейся цилиндрической подложке образуется конусообразная структура пор, которая способствует определенному направлению движения частиц электролитов. Движение нитрат-ионов из катодной камеры в анодную через диафрагму обеспечивается разностью уровней католита и анолита в электролизере, определенной плотностью растворов и размером пор. Этот же переток раствора электролита из катодной камеры в анодную через диафрагму обеспечивает минимальное попадание катионов окисленного церия в катодную камеру и восстановление их на катоде, что обеспечивает высокий выход по току. Кроме того, число переноса ионов водорода существенно больше, чем у ионов церия, и перенос тока в кислом электролите осуществляется миграцией катионов водорода через диафрагму.The manufacture of a ceramic porous membrane is carried out by a plasma-chemical method from corundum powder with particles of a spherical shape and a certain size. Due to the fact that the generator of the flow of corundum particles is directed at a certain angle to the rotating cylindrical substrate, a cone-shaped pore structure is formed, which contributes to a certain direction of motion of the electrolyte particles. The movement of nitrate ions from the cathode chamber to the anode through the diaphragm is provided by the difference in the levels of catholyte and anolyte in the electrolyzer, a certain density of solutions and pore size. The same flow of the electrolyte solution from the cathode chamber to the anode through the diaphragm ensures the minimum penetration of oxidized cerium cations into the cathode chamber and their restoration at the cathode, which ensures a high current efficiency. In addition, the number of transfer of hydrogen ions is significantly greater than that of cerium ions, and current transfer in an acidic electrolyte is carried out by the migration of hydrogen cations through the diaphragm.
Концентрация азотной кислоты в католите и анолите поддерживается за счет введения кислоты в катодное пространство и регулируется разностью уровней католита и анолита.The concentration of nitric acid in catholyte and anolyte is maintained by introducing acid into the cathode space and is regulated by the difference in the levels of catholyte and anolyte.
Между анодной и катодной камерами перенос электронов осуществляется под действием разности потенциалов в электропроводящей среде. Для этого в анолите поддерживают кислотность не ниже 40 г/л (это предел, иначе появятся осадки). В католите кислотность должна быть не ниже, чем в анолите, но плотность чистой кислоты-католит меньше плотности анолита (рабочий раствор РЗЭ, где плотность около 1,65 г/дм3), поэтому, чтобы анолит не передавливал в катодную камеру, делают концентрацию в нем кислоты больше (около 100 г/л) и уровень выше, чтобы компенсировать разность плотностей в растворах. Размер поры нельзя делать большим, иначе весь католит будет уходить в анолит протоком насквозь. В итоге рабочий раствор (анолит) будет разбавляться, а расход кислоты будет большой. Поэтому поры в диафрагме такие, чтобы снаружи не пропускать большие ионы церия, а изнутри пропускать маленькие нитрат-ионы.Between the anode and cathode chambers, electron transfer is carried out under the action of a potential difference in an electrically conductive medium. To do this, anolyte is maintained at an acidity of at least 40 g / l (this is the limit, otherwise precipitation will appear). In catholyte, the acidity should not be lower than in the anolyte, but the density of the pure catholyte acid is lower than the density of the anolyte (REE working solution, where the density is about 1.65 g / dm 3 ), so that the anolyte is not transferred to the cathode chamber, the concentration it contains more acid (about 100 g / l) and a level higher to compensate for the difference in density in solutions. The pore size cannot be made large, otherwise the entire catholyte will go into the anolyte through the duct. As a result, the working solution (anolyte) will be diluted, and the acid consumption will be large. Therefore, the pores in the diaphragm are such that they do not pass large cerium ions from the outside, and small nitrate ions pass from the inside.
Изобретение иллюстрируют следующие примеры.The invention is illustrated by the following examples.
Пример 1 (прототип).Example 1 (prototype).
Окисление нитратного раствора РЗМ в количестве 164 литра с концентрацией церия 146,0 г/л осуществляли на установке типа ОКСИРОН, производимой компанией ДЕЛФИН АКВА, основанной на использовании диафрагменных электрохимических реакторов МБ-26-21-15, в котором анодное и катодное пространство разделено ультрафильтрационной керамической диафрагмой. В качестве анода использовали полую водоохлаждаемую трубку из платинированного титана, в качестве катода - титановую трубку. Раствор азотной кислоты из катодной камеры выводили в процессе электролиза из установки и охлаждали с помощью внешнего источника.The oxidation of the rare-earth nitrate solution in the amount of 164 liters with a cerium concentration of 146.0 g / l was carried out on an OXIRON type plant manufactured by DELFIN AKVA, based on the use of MB-26-21-15 diaphragm electrochemical reactors, in which the anode and cathode spaces are separated by ultrafiltration ceramic diaphragm. A hollow water-cooled tube made of platinum titanium was used as an anode, and a titanium tube was used as a cathode. A solution of nitric acid from the cathode chamber was removed during the electrolysis from the installation and cooled using an external source.
Опыты по окислению церия проводили при силе тока 350 А, среднем напряжении на ванне 5,6 В. Плотность тока на аноде была постоянной равной 3,5 А /дм2. Перепад давления на керамической диафрагме между анодной и катодной камерами составлял 2×104 Па и регулировался с помощью стабилизатора давления. Температура анолита составляла 48°С, католита 18-20°С. Концентрацию церия (+IV) в анолите определяли каждый час титрованием раствором соли Мора в присутствии индикатора - наполовину окисленного дифениламин-4-сульфокислоты натриевая соль (ДАС). Выход по току рассчитывали как отношение количества практически окисленного церия за данный отрезок времени к теоретическому, рассчитанному по закону Фарадея.The cerium oxidation experiments were carried out at a current strength of 350 A and an average voltage of 5.6 V at the bath. The current density at the anode was constant at 3.5 A / dm 2 . The pressure drop across the ceramic diaphragm between the anode and cathode chambers was 2 × 10 4 Pa and was regulated using a pressure stabilizer. The temperature of the anolyte was 48 ° С, of the catholyte 18-20 ° С. The concentration of cerium (+ IV) in the anolyte was determined every hour by titration with a solution of Mohr's salt in the presence of an indicator - half-oxidized diphenylamine-4-sulfonic acid sodium salt (DAS). The current efficiency was calculated as the ratio of the amount of practically oxidized cerium over a given period of time to the theoretical calculated according to the Faraday law.
Проведенный по прототипу опыт показал, что церий в нитратном растворе при вышеуказанных условиях окислился на 99,4% за 20 часов при среднем выходе по току 76,3%. Средняя скорость окисления церия равна 1,2 кг в час. Средний расход электроэнергии составил 1,63 кВт⋅ч на кг церия.The experience of the prototype showed that cerium in the nitrate solution under the above conditions was oxidized by 99.4% in 20 hours with an average current output of 76.3%. The average oxidation rate of cerium is 1.2 kg per hour. The average energy consumption was 1.63 kWh per kg of cerium.
Пример 2 (заявляемый способ).Example 2 (the inventive method).
Окисление церия в нитратном растворе, полученном растворением концентрата РЗМ, проводили в промышленном электролизере с корундовой пористой диафрагмой, изготовленной плазмохимическим методом, и титановыми анодами с активирующим покрытием из диоксида иридия толщиной 6 мкм. Объем анолита для окисления составил 170 л, содержание РЗО - 294 г/л, церия - 144 г/л, азотной кислоты – 80 г/л. Анодную плотность тока в процессе электролиза изменяли от 4,8 до 3,3 А/дм2 в зависимости от равновесной концентрации окисленного церия и температуры анолита для предотвращения выделения на аноде кислорода и поддержания максимального выхода по току при оптимальной производительности. Температуру в анодной и катодной камерах поддерживали внешним охлаждением анолита в пределах 43-47°С. Для предотвращения попадания анолита в катодную камеру разность уровней католита и анолита в электролизере поддерживали с помощью дозированной подачи концентрированного раствора азотной кислоты в катодную камеру. Напряжение в электролизере составляло 6,0-6,9 В.Oxidation of cerium in a nitrate solution obtained by dissolving a rare-earth metal concentrate was carried out in an industrial electrolyzer with a corundum porous diaphragm manufactured by the plasma-chemical method and titanium anodes with an activating coating of iridium dioxide 6 μm thick. The anolyte volume for oxidation was 170 l, the REO content was 294 g / l, cerium was 144 g / l, and nitric acid was 80 g / l. The anode current density in the electrolysis process was varied from 4.8 to 3.3 A / dm 2 depending on the equilibrium concentration of oxidized cerium and the anolyte temperature to prevent oxygen evolution at the anode and maintain maximum current efficiency at optimal performance. The temperature in the anode and cathode chambers was maintained by external cooling of the anolyte in the range 43-47 ° C. To prevent the anolyte from entering the cathode chamber, the difference in the levels of catholyte and anolyte in the electrolyzer was maintained by dosing a concentrated solution of nitric acid into the cathode chamber. The voltage in the cell was 6.0-6.9 V.
Результаты испытания показали, что церий в нитратном растворе при вышеуказанных условиях окислился на 99,8% за 14 часов при среднем выходе по току 86,5%. Средняя скорость окисления была равна 1,79 кг в час церия. Средний расход электроэнергии составил 1,38 кВт⋅ч на кг церия.The test results showed that cerium in the nitrate solution under the above conditions was oxidized by 99.8% in 14 hours with an average current output of 86.5%. The average oxidation rate was 1.79 kg per hour of cerium. The average energy consumption was 1.38 kWh per kg of cerium.
Пример 3Example 3
Окисление церия в нитратном растворе, полученном растворением концентрата РЗМ, проводили в две стадии: сначала в электролизере с титановыми анодами с активирующим покрытием из диоксида иридия и титановым перфорированным катодом без разделения анодного и катодного пространства. Далее, при достижении степени окисления церия более 80%, раствор передавали в двухкамерный электролизер с керамической пористой диафрагмой, изготовленной плазмохимическим способом и титановыми анодами с активирующим покрытием из оксида иридия, и вели процесс согласно предлагаемому способу.Oxidation of cerium in a nitrate solution obtained by dissolving a rare-earth metal concentrate was carried out in two stages: first, in an electrolyzer with titanium anodes with an iridium dioxide-activated coating and a titanium perforated cathode without separation of the anode and cathode spaces. Further, when the degree of cerium oxidation reached more than 80%, the solution was transferred to a two-chamber electrolyzer with a ceramic porous diaphragm made by the plasma-chemical method and titanium anodes with an iridium oxide-activated coating, and the process was carried out according to the proposed method.
Испытания проводили на растворе объемом 164 л состава: РЗО - 324 г/л, 170 г/л церия, 80 г/л азотной кислоты. Силу тока на первой стадии процесса электролиза изменяли в интервале от 310 до 300 А, анодная плотность тока составляла 6,2-5,3 А/дм2, напряжение на ванне - 3,6-4,2 В, температура электролита 42-44°С. Концентрация азотной кислоты поддерживалась в интервале 85-90 г/л. Время окисления церия до 81,5% составило 8 часов, при среднем выходе по току 85,8.The tests were carried out on a solution with a volume of 164 l of the composition: REO - 324 g / l, 170 g / l of cerium, 80 g / l of nitric acid. The current strength at the first stage of the electrolysis process was varied in the range from 310 to 300 A, the anode current density was 6.2-5.3 A / dm 2 , the voltage on the bath was 3.6-4.2 V, the electrolyte temperature was 42-44 ° C. The concentration of nitric acid was maintained in the range of 85-90 g / l. The cerium oxidation time to 81.5% was 8 hours, with an average current output of 85.8.
На второй стадии процесса, проводимого в электролизере с диафрагмой, силу тока изменяли в интервале 390-270 А, анодная плотность тока составляла от 7,0 до 4,8 А/дм2. Температуру в анодной и катодной камерах поддерживали в интервале 44-46°С. Напряжение на ванне составляло 4,8-5,9 В.At the second stage of the process, carried out in a cell with a diaphragm, the current strength was varied in the range of 390-270 A, the anode current density was from 7.0 to 4.8 A / dm 2 . The temperature in the anode and cathode chambers was maintained in the range of 44-46 ° C. The voltage on the bath was 4.8-5.9 V.
В процессе двухстадийного электрохимического окисления церия в нитратном растворе при вышеуказанных условиях степень окисления церия составила 99,7% при среднем выходе по току 88,3%. Средняя скорость окисления церия - 2,9 кг в час при среднем расходе электроэнергии 0,586 кВт⋅ч на кг церия.During the two-stage electrochemical oxidation of cerium in a nitrate solution under the above conditions, the degree of oxidation of cerium was 99.7% with an average current output of 88.3%. The average oxidation rate of cerium is 2.9 kg per hour with an average energy consumption of 0.586 kWh per kg of cerium.
Таким образом, заявляемый способ упрощает процесс электрохимического окисления церия при переработке концентратов РЗМ, повышает выход по току и увеличивает скорость окисления церия, а также снижает затраты на осуществление процесса при переработке промышленных концентратов РЗЭ, особенно при использовании двухступенчатого процесса окисления.Thus, the inventive method simplifies the process of electrochemical oxidation of cerium during the processing of REM concentrates, increases the current efficiency and increases the rate of cerium oxidation, and also reduces the cost of the process in the processing of industrial REE concentrates, especially when using a two-stage oxidation process.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016133027A RU2623542C1 (en) | 2016-08-10 | 2016-08-10 | Method of electrochemical oxidation of cerium |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016133027A RU2623542C1 (en) | 2016-08-10 | 2016-08-10 | Method of electrochemical oxidation of cerium |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2623542C1 true RU2623542C1 (en) | 2017-06-27 |
Family
ID=59241367
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016133027A RU2623542C1 (en) | 2016-08-10 | 2016-08-10 | Method of electrochemical oxidation of cerium |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2623542C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019076151A1 (en) * | 2017-10-16 | 2019-04-25 | 中国科学院过程工程研究所 | Electro-deposition method for producing metallic silver |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6353282A (en) * | 1986-08-25 | 1988-03-07 | Nippon Shokubai Kagaku Kogyo Co Ltd | Production of ceric nitrate solution |
| JPH043879A (en) * | 1990-04-18 | 1992-01-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Drying device |
| EP0775753A1 (en) * | 1995-11-22 | 1997-05-28 | PACIFIC METALS Co., Ltd. | Process for recovering scandium from nickel-containing oxide ore |
| WO2008141423A1 (en) * | 2007-05-21 | 2008-11-27 | Exploration Orbite Vspa Inc. | Processes for extracting aluminum and iron from aluminous ores |
| CN101781719A (en) * | 2010-04-09 | 2010-07-21 | 中国科学院长春应用化学研究所 | Method for recovering rare earth from oil shale waste slag |
| RU2578717C1 (en) * | 2015-04-27 | 2016-03-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева" (РХТУ им. Д. И. Менделеева) | Method of producing cerium (iv) nitrate by electrochemical oxidation of cerium (iii) nitrate |
-
2016
- 2016-08-10 RU RU2016133027A patent/RU2623542C1/en active IP Right Revival
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6353282A (en) * | 1986-08-25 | 1988-03-07 | Nippon Shokubai Kagaku Kogyo Co Ltd | Production of ceric nitrate solution |
| JPH043879A (en) * | 1990-04-18 | 1992-01-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Drying device |
| EP0775753A1 (en) * | 1995-11-22 | 1997-05-28 | PACIFIC METALS Co., Ltd. | Process for recovering scandium from nickel-containing oxide ore |
| WO2008141423A1 (en) * | 2007-05-21 | 2008-11-27 | Exploration Orbite Vspa Inc. | Processes for extracting aluminum and iron from aluminous ores |
| CN101781719A (en) * | 2010-04-09 | 2010-07-21 | 中国科学院长春应用化学研究所 | Method for recovering rare earth from oil shale waste slag |
| RU2578717C1 (en) * | 2015-04-27 | 2016-03-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева" (РХТУ им. Д. И. Менделеева) | Method of producing cerium (iv) nitrate by electrochemical oxidation of cerium (iii) nitrate |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ГАСАНОВ А.А и др. Конструкция электролизера для окисления церия. Цветные металлы, N8, 2015, c. 50-54. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019076151A1 (en) * | 2017-10-16 | 2019-04-25 | 中国科学院过程工程研究所 | Electro-deposition method for producing metallic silver |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8518225B2 (en) | Apparatus and method for producing hydrogen-dissolved drinking water | |
| CN110616438B (en) | Device and method for electrochemically preparing high-purity battery-grade lithium hydroxide | |
| US9011650B2 (en) | Electrochemical systems and methods for operating an electrochemical cell with an acidic anolyte | |
| US5230779A (en) | Electrochemical production of sodium hydroxide and sulfuric acid from acidified sodium sulfate solutions | |
| JPS5949318B2 (en) | Electrolytic production method of alkali metal hypohalite salt | |
| CN105329988A (en) | Electrolytic bath for treating high-salt industrial waste water by combining Fenton method with bipolar membrane technology | |
| KR101506951B1 (en) | Manufacturing equipment of electrolyte for redox flow battery and manufacturing method thereof | |
| RU2623542C1 (en) | Method of electrochemical oxidation of cerium | |
| CZ20011317A3 (en) | Process for preparing sodium and potassium peroxodisulfates and ammonium peroxodisulfate | |
| US20130101499A1 (en) | METHODS FOR ELECTROCHEMICAL DECHLORINATION OF ANOLYTE BRINE FROM NaCl ELECTROLYSIS | |
| CN105293642A (en) | Multi-electrode multi-diaphragm electrolytic cell for treating high-salinity industrial wastewater | |
| US11384443B2 (en) | Method for producing metallic silver by electro-deposition | |
| CN205204884U (en) | Handle many diaphragm electrolysis of multi -electrode groove of high salt industrial waste water | |
| JPH10291808A (en) | Production method of aqueous hydrogen peroxide and device therefor | |
| RU2578717C1 (en) | Method of producing cerium (iv) nitrate by electrochemical oxidation of cerium (iii) nitrate | |
| RU2603642C1 (en) | Method of producing cerium nitrate (iv) | |
| RU2673809C1 (en) | Method of electric oxidation of cerium ions (iii) | |
| KR20220068566A (en) | Hydrogen generation apparatus using aqueous ammonia | |
| KR101602952B1 (en) | Manufacturing equipment of electrolyte for redox flow battery comprising punched electrode with lattice structure | |
| JPH01234585A (en) | Method and device for electrolysis using gas diffusion electrode | |
| CN115003860A (en) | Preparation method of periodate | |
| US3364127A (en) | Method for producing caustic soda and chlorine by means of electrolysis of sea water or other similar saltish water | |
| WO2016063207A1 (en) | Voltage-controlled method for electrowinning high-quality copper for low-temperature solutions with a low copper concentration, with application of alternating current | |
| CN105734608B (en) | The synchronous production technique of manganese metal and chlorhexidine-containing disinfectant is carried out using electrolytic cell | |
| EP0204515B1 (en) | Electrolytic process for manufacturing potassium peroxydiphosphate |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180811 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20201217 |
|
| PD4A | Correction of name of patent owner | ||
| PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20210127 |