稀土萃取专家系统的研究

为了模拟稀土萃取化学家的演绎推理过程,以指导生产实践和科学研究,建造了稀土萃取的专家系统。该系统的核心是知识库和推理运算。知识库由三部分组成;(1)常用萃取剂和单-稀土分离;(2)P507萃取分离稀土混合物流程推荐;(3)稀土萃取分离工厂投建的技术经济评估。知识库的组织采用文件方式,其中包括框架文件和规则文件。规则的增、删、改均可在LISP环境下的文件编辑窗口进行。该系统的推理策略同时采用正向键和反向键二种方式。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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,     

稀土分离理论及其实践的新进展

自20世纪70年代徐光宪教授提出串级萃取最优化工艺设计理论以来,我国稀土分离科学和技术发展迅速,并已成为国际最大的单一稀土生产、出口和应用国家。本文针对重稀土萃取分离、萃取流程的在线分析和自动控制,以及萃取工艺的降耗和环保等重大关键技术需求,简要综述了近15年来北京大学在串级萃取理论的研究进展及其工业实践。     

串级萃取理论的发展历程及最新进展

20世纪70年代,徐光宪教授创建了串级萃取理论,建立了稀土串级萃取工艺的最优化参数计算方法。结合计算机技术,又建立了串级萃取工艺的静态参数设计和动态仿真计算技术,实现了工艺设计参数到工业规模生产应用的"一步放大"。近40年来,串级萃取理论及其计算方法始终引领和支撑着中国稀土分离技术的持续发展,同时,萃取工艺技术和装备的进步也不断地促进了该理论的丰富与完善。理论的适用范围由早期的恒定混合萃取比体系发展到非恒定混合萃取比体系,分离流程由两出口发展到三出口、多出口体系,并进一步发展为多入口、多出口的联动萃取工艺;串级萃取工艺的最优化参数计算方法也由两组份体系拓展至多组分分离体系,从单一工艺优化拓展到稀土全分离流程的整体优化。本文简要综述了串级萃取理论发展中的重要工作与应用情况,深入介绍了联动萃取工艺计算及流程优化等方面的最新进展及应用前景。     

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.     

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.     

引入阻断剂的硫酸稀土皂化萃取工艺研究

硫酸稀土溶液是稀土分离过程中的重要中间产品,皂化剂引入的Na+,NH4+等离子易导致硫酸稀土复盐沉淀,制约了皂化萃取剂在硫酸体系中萃取稀土元素的工业应用。提出了一个在硫酸体系中引入阻断剂实现皂化萃取稀土的工艺设想,并给出了阻断剂的选取方法。利用萃取分离过程中一价阳离子、阻断剂离子和稀土离子按萃取顺序在槽体中形成的自然分布,隔断一价阳离子与稀土离子的接触,从而避免了难溶硫酸稀土复盐的生成,为工业实现硫酸体系皂化萃取稀土提供了可能。     

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。     

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。     

串级萃取理论之联动萃取分离工艺设计:Ⅰ、串级萃取分离过程的邻级杂质比

具有显著流程优化优势的联动萃取分离技术已成为中国稀土分离企业的主流技术,其工艺参数设计理论研究对促进技术进步具有十分重要的指导意义。近年来作者发展了串级萃取理论,给出了联动萃取流程最小萃取量和最小洗涤量理论下限的计算方法,解决了联动萃取分离流程优化过程中的基础理论问题。相关工作拟连载发表。首先引入邻级杂质比的概念,推导得到了邻级杂质比公式,分析了邻级杂质比的工艺意义,为后续联动萃取分离单元最小萃取量和最小洗涤量等公式的推导奠定基础。     

分散液相微萃取技术研究的最新进展

分散液相微萃取(DLLME)作为一种新型样品前处理技术,具有操作简便、快速,富集效率高,萃取剂使用量少等优点。本文对近年来该技术在分离科学领域应用的最新进展进行了简要评述。主要讨论了以下3个方面:(1)DLLME与其他净化或萃取技术的结合;(2)萃取剂的拓展;(3)萃取装置的改进。     

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.     

络合剂在溶剂萃取法中分离稀土的研究现状及展望

高纯度单一稀土产品的生产是保障其在不同领域应用的前提,溶剂萃取法作为分离纯化稀土最主要的方法,由于具有分离系数高、饱和容量大、工艺流程简单、能够连续生产等优点,被广泛应用于工业生产中。但是,原始工艺中产生大量的氨氮废水对环境影响巨大,与绿色低碳生产理念相违背,急需绿色高效新萃取体系的开发。络合体系作为一种更加绿色高效的萃取体系,越来越引起关注。文章详细综述了不同络合剂在溶剂萃取法分离纯化稀土中的应用,根据萃取分离效果以及回收循环利用现状分析不同络合体系存在的优势和弊端。在此基础上,展望了络合体系分离稀土未来研究发展方向,为更加绿色高效分离稀土提供借鉴。     

酸性磷类萃取剂MANPP分离稀土元素的研究

报道一种在盐酸体系中,对稀土的萃取平衡常数及对若干稀土的分离因数均大于P507的新型酸性磷类萃取剂及其萃取分离稀土的机理。     

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.     

稀土元素萃取分离提纯技术发展现状与展望

稀土元素的性质极相近,在稀土矿物中一般有15种左右的稀土元素共生,分离提纯难度大,化工材料消耗高.中国稀土工作者根据稀土资源的特点,开发了一系列具有原创性、处于世界领先地位的稀土分离提纯技术,成就了中国稀土生产大国的国际地位.本文梳理了工业上应用的主要稀土萃取分离工艺技术特点、优缺点及适用性,其中,碳酸氢镁皂化萃取分离...