典型稀土精矿及废渣中清洁提钍工艺研究进展

随着中国不可再生能源的日益紧缺,开发核电新能源对中国可持续发展具有重要意义,钍作为未来核电发展的重要原料,必将成为今后能源发展的新方向,建立钍反应堆可以很大程度上缓解中国对不可再生能源的依赖。中国钍资源储量巨大,在现行的稀土选冶工艺中,钍主要赋存于稀土精矿中或最终进入冶炼废渣,处理不当,不仅对环境造成了放射性污染,同时也造成了钍资源的严重浪费。本文主要对中国近年来典型稀土精矿及废渣中清洁提钍工艺研究进展以及高纯钍的制备进行了综述,并提出了相关建议与意见。     

混合沉淀剂制备碳酸镧及其沉淀结晶过程研究

采用液相沉淀法以La Cl₃溶液为原料,NH₄HCO₃和NH₃·H₂O为混合沉淀剂,并流沉淀制备La₂(CO₃)₃产品。利用在线粒度监测仪、在线成像测试仪、X射线衍射仪等测试手段对沉淀反应结晶过程中不同反应时间得到产品的粒度分布、形貌变化、晶体结构进行研究,同时跟踪产品的稀土总量和氯根含量。结果表明：沉淀结晶过程中产品的粒度、形貌、晶体结构、稀土总量和杂质含量均随反应时间呈现规律性变化,研究结果可以为工厂生产不同物理性能碳酸稀土产品提供依据,满足多元化高端市场的需求。     

Aliquat336络合萃取NdFeB盐酸浸出液中铁、钴的研究

NdFeB废料湿法回收技术中常采用中和除铁后萃取分离的方式进行酸浸液中有价元素的有效回收,传统方式工艺过程中不可避免的存在有价元素损失、二次废水污染的问题。基于绿色环保理念,优化现有工艺流程,探索一种离子液体萃取分离Fe/Co的方法,使Fe,Co元素能够较好分离,实现NdFeB废料的绿色回收。基于未经稀释的离子液体Aliquat336在高氯酸度条件下萃取Fe,Co不萃取稀土的特点,通过NH₄~+,Cl~-含量的调节,可实现Fe萃取的同时Co仍位于水相中,最终达到Fe,Co,稀土的分离。Fe在萃取过程中与Aliquat336的结合能力更强,因此较短的反应时间即可达到萃取平衡,这也是Fe能够优先萃取的重要原因之一。经实验得Fe与Aliquat336的萃取机制为离子络合,络合比为1∶1,相关FTIR(傅里叶红外光谱仪)表征显示Co与Aliquat336的萃取机制与Fe相同。由于Aliquat336萃取Co时可能是以较为复杂的钴铵氯络离子的形式进行的,因此在优先萃取Fe后需补充一定量的NH₄~+,Cl~-才能实现Co的萃取。经相关实验得：在实际NdF...     

热脱附-气相色谱-质谱法测定稀土萃取分离车间固定污染源废气中18种挥发性有机化合物的含量北大核心CSCD

提出了热脱附-气相色谱-质谱法测定稀土萃取分离车间固定污染源废气中18种挥发性有机化合物(VOCs,包括1,1-二氯乙烷、1,2-二氯乙烯、1,1,2-三氯乙烷、甲苯、1,2,4-三甲基苯、苯、三氯乙烯、四氯乙烯,C_(7)~C_(16)等10种正构烷烃)含量。将采样器与2只串联的吸附管(装载有2种石墨化碳黑和1种碳分子筛)连接,于固定污染源排气口以50~65 mL·min^(-1)采样速率采集样品50 mL,密封吸附管,置于热脱附仪上,按照优化的仪器工作条件测定收集的气体中的18种VOCs含量(苯和四氯乙烯含量为2只吸附管吸附量的加和)。吸附管和聚焦冷阱的脱附温度均设置为350℃,脱附时间均设置为10 min。结果显示,10种正构烷烃标准曲线的线性范围为50.0~400 ng,其他8种VOCs的质量在20.0~300 ng内与其对应的峰面积与内标物峰面积的比值呈线性关系,检出限(3s)为0.0015~0.026 mg·m^(-3)。对空白样品进行3个浓度水平的加标回收试验,18种VOCs的回收率为73.5%~110%,测定值的相对标准偏差(n=5)为1.2%~22%。4家实验室同时采用以上方法分析空白加标样品,偏差的绝对值均小于参考HJ 168-2010计算所得的再现性限。     

胺醇修饰的β-二酮铕配合物对有机小分子胺的高灵敏检测

稀土发光传感器可用于有害的有机小分子胺的检测,然而稀土离子较大的离子半径和不稳定的配位构型,使其在固态下对有机小分子胺实现高灵敏性的发光检测具有一定的挑战。通过在单β-二酮配体上引入胺醇识别基团,使其与稀土铕离子通过配位成功构筑了具有可调控配体内电荷转移(ILCT)性质的单核稀土配合物[Eu(L)₃(H₂O)₂](HL=(2Z)-1-(4-(双(2-羟基乙基)氨基)苯基)-4,4,4-三氟-3-羟基丁-2-烯-1-酮)。配合物的传感研究表明,[Eu(L)₃(H₂O)₂]在弱的亲核作用下对三丙胺等有机小分子胺表现出明显的发光增强响应。     

LaFe11.6Si1.4/10%Co复合材料的磁热效应EI北大核心CSCD

利用SPS(放电等离子烧结)技术制备了La Fe11.6Si1.4/10%Co复合材料,结合XRD,OM和Versa Lab等手段,系统地研究了La Fe11.6Si1.4/10%Co复合材料的相组成、微观结构和磁热性能。不同烧结温度制备的铸态La Fe11.6Si1.4/10%Co复合材料由1∶13相、α-Fe相和Co相组成,烧结温度的提高促进了主相(1∶13相)的分解,恶化复合材料的磁热性能。OM测试结果表明,烧结温度的提高有利于孔隙尺寸的减小,提高铸态La Fe11.6Si1.4/10%Co复合材料的致密度。923 K烧结的铸态La Fe11.6Si1.4/10%Co复合材料的居里温度TC为199.8 K,0～2 T磁场范围的最大等温磁熵变为3.02 J·kg-1·K-1,RC值为40.6 J·kg-1,并表现出二级磁相变的特点,具有良好的磁热性能。     

白云鄂博稀土矿的超声波强化浸出工艺研究

针对现有碱法工艺中酸浸碱饼环节中存在浸出时间长、温度高、环境差、间歇性操作等问题,采用超声波浸出过程,研究起始液固比、 HCl浓度、超声功率、浸出温度及浸出时间对稀土浸出率的影响规律。结果表明:超声强化手段在稀土的浸出过程中具有明显的作用,稀土的最佳浸出条件为起始液固比1.3∶1, HCl浓度5 mol·L~(-1),超声波功率50 W,浸出温度为常温,浸出时间20 min,在此条件下稀土的浸出率为93.89%。室温条件引入超声可以替代常规高温加热,缩短反应时间,降低反应能耗,为稀土浸提工艺的改进提供了新的思路。     

MgCl_2焙烧分解白云鄂博氟碳铈矿的研究

针对氟碳铈矿高温焙烧产生含氟废气治理难度大,采用MgCl_2焙烧分解白云鄂博氟碳铈矿精矿。研究了焙烧温度、焙烧时间、盐矿比等工艺参数对稀土提取率的影响,得到最佳工艺条件:焙烧温度460℃,焙烧时间90 min,矿盐质量比1∶1.3,氟碳铈矿中的稀土提取率达到98.9%。通过热重分析(TGA-TG)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)等方法,研究了MgCl_2分解氟碳铈矿氯化焙烧过程的反应机制:氟碳铈矿与MgCl_2分解产物反应生成氯氧化稀土,氯氧化稀土进一步分解得到氧化稀土,氟以MgF_2的形式存在。此工艺节能环保,有效解决了含氟废气问题。     

HCl-柠檬酸配合浸出稀土氧化物的研究

以白云鄂博稀土精矿-钙化焙烧-HCl浸磷后的矿物为原料,用HCl-柠檬酸混合溶液浸出稀土并对浸渣进行了场发射扫描电镜和能谱分析。考察了HCl-柠檬酸混合溶液浸出过程中HCl用量、柠檬酸用量、反应温度、反应时间、搅拌速度及液固比对稀土、氟浸出率的影响,并采用五因素正交回归试验对工艺参数进行了优化。结果表明:在HCl浓度3.0 mol·L~(-1),柠檬酸浓度0.3mol·L~(-1),反应温度40℃,液固比9∶1,反应时间40 min,搅拌速度300 r·min~(-1)时,稀土的浸出率大于92.0%,氟的浸出率小于5.0%,实现了稀土与氟的分离。     

胺醇修饰的β-二酮铕配合物对有机小分子胺的高灵敏检测

稀土发光传感器可用于有害的有机小分子胺的检测,然而稀土离子较大的离子半径和不稳定的配位构型,使其在固态下对有机小分子胺实现高灵敏性的发光检测具有一定的挑战。通过在单β-二酮配体上引入胺醇识别基团,使其与稀土铕离子通过配位成功构筑了具有可调控配体内电荷转移(ILCT)性质的单核稀土配合物[Eu(L)₃(H₂O)₂](HL=(2Z)-1-(4-(双(2-羟基乙基)氨基)苯基)-4,4,4-三氟-3-羟基丁-2-烯-1-酮)。配合物的传感研究表明,[Eu(L)₃(H₂O)₂]在弱的亲核作用下对三丙胺等有机小分子胺表现出明显的发光增强响应。