稀土萃取分离工艺研究新进展

综述了近年来我们实验室在稀土萃取分离工艺研究方面取得的一些新进展。主要有:(1)稀土萃取分离工艺的计算机一步放大;(2)回流启动技术;(3)三出口新工艺;(4)稀土料液浓缩新方法;(5)稀土与非稀土元素的分离;(6)专家系统技术在稀土萃取分离工艺控制中的应用。     

TbCl_3-DyCl_3-HCl-H_2O-P507体系的萃取平衡数学模型和最优工艺的选择

本文研究了TbCl_3-DyCl_3-HCl-H_2O-P507体系的萃取平衡关系,关联了分配比模型:(1)以水相中稀土总浓度的分区模型;(2)以摩尔分数的分区模型;(3)铽和镝的模型。利用上述模型研究了铽镝二元体系的萃取行为,其与单一铽或镝相比,由于第二元素的存在导至了分配比、分离因数和有机相的稀土浓度的变化。利用水相稀土浓度的分区模型,进行了分馏萃取静态特性模拟。探索了影响分离工艺的因素、研究了萃取因数与分离效率的关系和在实际中达到材料消耗低和分离效率高的最优条件。提出了达到铽>95％和镝>99.5％的最优分离工艺。     

稀土萃取分离过程自动控制研究现状及发展趋势

在简要描述稀土萃取分离生产过程的基础上,综述了目前国内外稀土萃取分离过程中稀土元素成分在线检测的方法、装置及其应用现状;稀土串级萃取分离生产过程的计算机流程模拟以及稀土萃取生产过程的自动控制方法、技术及其应用现状.指出了稀土元素组分含量的软测量方法,以综合生产指标为目标的稀土萃取分离生产过程优化控制方法以及由生产过程管理系统和过程控制系统两层结构组成的稀土萃取分离生产过程综合自动化系统已成为稀土萃取分离生产过程自动化未来发展的方向.     

稀土萃取分离中混合澄清槽的仿真模拟系统

稀土是现代工业中至关重要的战略性资源,稀土分离是稀土资源综合高效利用的重要基础。大量的稀土萃取分离实践经验表明,混合澄清槽的体积平衡和流量平衡问题对萃取分离生产线的控制至关重要,是构建稀土萃取分离智能控制系统的关键环节。随着生产线运行状态的调整变化,混合澄清槽中的两相体积和流量也在不断变化,并且这种变化具有显著的非线性和滞后性特征,槽体的体积平衡和流量平衡控制会直接影响萃取分离生产线输出的稀土产品质量。通过综合应用压强平衡、堰流模型、萃取平衡、非均相混合过程等多种理论模型,能够以数值计算的方法来模拟混合澄清槽的实际运行方式,并建立混合澄清槽的仿真模拟系统,为实际生产控制和智能化改造提供数据支持。     

联动萃取分离流程设计理论的建立及其运用

稀土是对于现代工业发展至关重要的一组元素,全球对稀土产品的需求量仍在持续增长。然而,稀土的萃取分离生产过程始终伴随环境污染问题,降低酸碱消耗始终是稀土萃取分离理论与技术研究的追求目标。在串级萃取理论的指导下,稀土萃取分离工艺流程的运行经济性不断提升。尤其是2000年后联动萃取分离工艺的出现,使得稀土萃取分离流程的酸碱消耗水平显著降低。联动萃取工艺在逐步成为中国稀土分离工业基本技术的同时,也极大促进了串级萃取理论的发展。近年,以邻级杂质比概念的提出和分析为基础建立了联动萃取分离流程设计理论,其中推导得到的系列理论公式可用于设计具有理论最小萃取量和最小洗涤量的多组份联动萃取全分离流程,无需通过动态模拟和静态计算即可实现。该理论方法也可用于非联动萃取流程优化工艺参数的计算。另外,理论公式推导和运用的同时也增进了对稀土萃取分离过程物料运行规律的理解。     

三元稀土萃取分离工艺中有效分离系数的研究

本文通过计算机模拟计算,对恒定混合萃取比的三元稀土萃取分离工艺中有效分离系数的变化规律进行了研究,并在串级萃取理论的基础上提出了一种采用有效分离系数确定三元稀土萃取分离工艺参数的方法。     

多组份多出口稀土串级萃取静态优化设计研究(Ⅱ)静态程序设计及动态仿真验证

基于多组分多出口稀土串级萃取优化参数的静态设计算法, 设计了相应的计算程序, 采用该程序针对某稀土分离实例进行了静态参数计算, 并对最优化工艺参数进行了动态仿真验证. 结果表明, 采用该静态设计算法的软件在参数计算中运行快速、结果准确, 完全可满足萃取分离工艺的参数设计要求.     

磷酸体系中微量稀土元素萃取回收技术研究

研究了从磷矿硫酸湿法制备磷酸过程中回收伴生稀土元素的萃取分离技术,首先进行了不同萃取剂的筛选,同时考察了萃取剂浓度、磷酸浓度、相比、反应温度、杂质元素等对稀土萃取率的影响.结果表明:在该体系下,P204(二(2-乙基己基)磷酸)单独萃取稀土的能力最强,而且较高的萃取剂浓度、较大相比及低的磷酸浓度有利于稀土的萃取,不同杂质对稀土萃取存在不同程度的影响;并对萃取反应机制进行了考察,得到P204在磷酸介质中萃取微量稀土的反应式,该萃取反应的焙变△H<0,为放热反应.     

HEH(EHP)-煤油-HCl-RECl_3体系单一稀土的萃取平衡

HEH(EHP)(2-乙基己基膦酸单2-乙基己基酯)作为萃取剂,萃取分离稀土的研究结果表明,HEH(EHP)有较高的分离系数,是一种有效的稀土分离萃取剂。为深入了解HEH(EHP)对稀土元素的萃取性能,以便提供萃取分离工艺的设计参数,我们研究了HEH(EHP)-煤油-HCl-RECl_3体系在不同初始条件下,15个单一稀土的萃取平衡数据,     

PMBP连续萃取分离测定矿石中少量稀土、铀、钍、锆(铪)

在原有工作的基础上,根据稀土、铀、钍和锆(铪)-PMBP螯合物的萃取曲线,我们开展了矿石中少量稀土、铀、钍和锆(铪)的PMBP连续萃取分离测定试验。为了能一次萃取,分别连续反萃取,并能有效和快速的去除磷酸根的干扰,我们采用在强碱性溶液中,先以钙为载体,加入过氧化氢使铀、稀土、钍和锆(铪)定量沉淀,然后在4N盐酸介质中,加PMBP使与稀土、铀、钍、锆(铪)生成螯合物,再调pH至5.3-5.5,加苯萃取。苯层相继以pH2.4甲酸反萃稀土,     

双功能离子液体[A336][P507]在盐酸和硝酸介质中对Sc(Ⅲ)的萃取

利用双功能离子液体萃取剂三辛基甲基氯化铵2-乙基己基磷酸2-乙基己基酯盐([A336][P507])在HCl和HNO₃介质中对Sc(Ⅲ)的萃取和分离。 研究表明,萃取剂在低酸度条件下,对Sc(Ⅲ)有较好的萃取能力;但是当水相酸度从0.5 mol/L增加到4 mol/L,Sc(Ⅲ)的萃取率有较大程度的下降。 并且讨论了在HCl介质和HNO₃介质中,[A336][P507]萃取Sc(Ⅲ)的机理,由于Sc(Ⅲ)的半径最小,而且在萃取过程中存在P=O与P-O的竞争作用,使得其萃合物结构与轻稀土不同。 水相中加入盐析剂NaCl或NaNO₃对Sc(Ⅲ)的萃取有一定的促进作用;萃取过程的热力学参数的结果表明,萃取反应是放热反应。 还研究了混合稀土中Sc(Ⅲ)和其它稀土离子的分离,在较低酸度的条件下萃取剂[A336][P507]对其它稀土离子的萃取可以忽略不计,因此该萃取体系对Sc(Ⅲ)和其它稀土离子有较好的分离效果,显示了本研究潜在的应用价值。     

二(2-乙基己基)磷酸与二(1-甲基庚基)磷酸对稀土元素萃取性能的比较

二(2-乙基己基)磷酸对轻稀土元素及钐-钕、铽-钆的萃取分离系数较大,是稀土萃取工艺中较普遍应用的一种酸性磷型萃取剂,但是它对中稀土(铕-钐,钆-铕)及重稀土(钇-钬、铒-钇)的萃取分离系数则不够大,而且具有萃取容量小、易乳化等缺点,因此寻找高选择性、高容量的新型萃取剂是稀土萃取化学研究的一项重要任务.     

新型LH-01萃取剂在四川氟碳铈矿萃取分离中的应用研究

采用新型LH-01萃取剂萃取分离含氟硫酸稀土溶液中Ce(Ⅳ),Th和F,并进行了串级萃取实验。结果表明,采用LH-01-P_(204)协同萃取工艺,Ce(Ⅳ)和F被萃入有机相,经反萃可得纯度为99.5%的CeO_2及99.9%的CeF_3产品,Ce提取率95%,Th和F的回收率均90%,富La稀土产品中ThO_2/REO5×10~(-6),可实现Ce(Ⅳ),Th,F和其他RE(III)的高效清洁分离。新工艺与硫酸全溶解-Cyanex923萃取CeP507分离工艺相比,LH-01-P_(204)协同萃取工艺仅在辅料消耗可节省5800元/(t 100%REO)以上,经济效益显著。     

在 HEH(EHP)萃取色谱柱上负载量对稀土色谱分离的影响

化学光谱法目前仍然是高纯稀土分析的主要方法。因此,稀土杂质的富集分离仍然是稀土分析研究的一项重要内容。高纯稀土中稀土杂质的化学分离,大多采用以α-羟基异丁酸或其它羟基羧酸为洗提剂的离子交换色谱。由于萃取色谱法兼有溶剂萃取法的高选择性和色谱法的高效性双重优点,因而发展很快。早在六十年代末,国外就有人将二-(2-乙基己基)磷酸(以下简称D_2EHPA)为固定相的萃取色谱技术应用于高纯稀土分析。近年来,国内有人在高纯稀土分析中采用以2-乙基己基膦酸2-乙基己酯(以下简称HEH(EHP)为固定相的萃取色谱。彭春霖等对HEH(EHP)-盐酸体系中各稀土元素的分配比已作了详细报导,为稀土的     

稀土分离纯化技术研究现状

随着科学技术不断进步,在工业应用中对单一稀土纯度的要求越来越高,高效分离纯化稀土元素是充分利用稀土资源的保障。由于绿色环保意识和要求的增强,对稀土分离纯化工艺技术提出了新的挑战。在几十年生产应用中,分离纯化稀土元素的技术方法不断完善改进,文章综述了分级结晶和沉淀法、化学气相传输法、离子交换法、萃取树脂色层法、溶剂萃取法、液膜法和氧化还原法在稀土分离纯化中的应用现状,并对比分析了不同方法存在的优势和弊端。在此基础上,阐述了溶剂萃取法中中性萃取剂、酸性萃取剂、胺类萃取剂和离子液体萃取剂的发展应用现状,同时探讨了络合剂和协同体系对分离稀土性能的影响。并展望了未来稀土分离纯化技术研究的发展方向,为更加绿化高效开发利用稀土资源提供借鉴。     

稀土与铝:从纠缠不清到相敬如宾

从事离子型稀土开发必然会遇到稀土与铝的分离问题.铝在稀土萃取分离线中的弥散分布和纠缠不清致使稀土分离效率和产品质量降低.为此,需要从环境保护、稀土产品质量和生产成本要求出发,提出经济实用且高效的分离体系或分离流程,让稀土与铝做到相敬如宾.本文针对离子型稀土矿山稀土提取流程和产品质量优化要求,重点讨论了以沉淀和萃取相结合...     

轻稀土萃取分离工艺技术经济评价

在传统、三出口、组合联动轻稀土萃取分离工艺研究分析的基础上,设计开发了带模糊分离和置换萃取等技术的组合联动轻稀土萃取分离新工艺流程,并与传统工艺进行了技术经济比较。经比较证明,组合联动轻稀土分离新工艺先进合理,充槽投资更省,生产成本更低,生产废水排放更少。     

伯胺N1923从硫酸介质中萃取La（Ⅲ）和Fe（Ⅲ）的动力学

伯胺N1923(以下简称RNH_2)是分离钍和稀土的有效萃取剂。N1923对铁(Ⅲ)和稀土(Ⅲ)萃取热力学的研究表明,在硫酸体系中加入PO_4~(3-),可使稀土(Ⅲ)和铁(Ⅲ)的分离系数增大,本文研究了N1923从硫酸介质中萃取稀土(Ⅲ)和铁(Ⅲ)的动力学性质,以推动N1923在稀土工业中的应用。 N1923由上海有机化学研究所提供,伯胺含量>99％,用等当量浓度的硫酸平衡得到实验     

石油亚砜萃取色谱法分离钪和稀土

提出以石油亚砜为固定相,硫氰酸铵和盐酸为流动相的萃取色谱法分离钪和稀土。研究了影响钪和稀土分离的条件,本体系中钪和钕的分离系数达到1.3×10~4。该方法可用于混合稀土中小量钪的分离,提取和分析。     

镧与镨钕的环烷酸萃取分离

以环烷酸为萃取剂分离稀土十余年来有很大进展,可是用于稀土之间的分离工作发表得不多;1974年以来国内研究了它对钇和非钇稀土的分离,得到了高纯氧化钇;而非钇稀土之间的分离至今未见报导环烷酸作为萃取剂有易乳化的缺点,目前均加入异味较重的C_9—C_(11)混合醇或辛醇破乳,同时也要求提供防止乳化的其它方法。为了考察环烷酸萃取分离轻稀土的性能,本文用经过分馏和纯制的国产环烷酸,以磺化煤油为稀释剂,对于镧、镨、钕混合氯化物体系,经过20级双溶剂模拟