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...     

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.     

伯胺N_(1923)从离子吸附型稀土浸出液中萃取分离稀土与铝

离子吸附型稀土浸出液中共存杂质铝的含量随矿床产地和浸取条件而变化,其浓度有时与稀土属于同一数量级,而铝对稀土的分离纯化过程影响严重。因此,稀土与铝的分离具有重要意义。本文研究了伯胺N_(1923)萃取分离稀土与铝的性能,结果表明:N_(1923)-煤油-异辛醇有机相可以从离子吸附型稀土浸出液中直接萃取稀土,而铝及其他低价金属离子留在水相;其分离系数可以达到10~5。少量进入有机相的铝继续用(NH_4)_2SO_4溶液反洗(O/A=1∶1),使负载有机相中稀土与铝的比值大大增加,其分离系数随(NH_4)_2SO_4浓度的升高和溶液pH的下降而增大。确定的最佳浓度和pH分别为2%和1。有机相中的稀土经3 mol·L~(-1) NH_4Cl溶液反萃(O/A=2∶1),可以得到浓度大纯度高的稀土溶液;采用c_(Al)/c_(RE)=8.443的含铝稀土浸出液,经萃取、洗涤和反萃,可以得到浓度为4.3～13.34 g·L~(-1)的c_(Al)/c_(RE)=0.0023～0.0027的稀土溶液,稀土回收率大于96%。     

稀土萃取分离流程的优化选择

溶剂萃取分离法是稀土分离的主要方法。稀土萃取分离的工艺包括溶剂萃取体系、工艺参数的优化选择[1-2]和分离流程的优化选择[3]。优化目的是减少消耗,降低成本。1　选择稀土分离流程的判别式用Ａ、Ｂ、Ｃ分别表示单一稀土元素或多个稀土元素的组合,萃取次序为Ａ-Ｂ-Ｃ,其摩尔分数分别为ｆＡ、ｆＢ、ｆＣ。βＡＢ为Ａ/Ｂ切割的分离系数,βＢＣ为Ｂ/Ｃ切割的分离系数。分离ＡＢＣ混合稀土的二出口流程有以下两种:流程Ｉ　　　　　　　流程ＩＩ选择Ａ/ＢＣ切割即选择流程Ｉ,选择ＡＢ/Ｃ切割即选择流程ＩＩ。显然,分离流程的优化选择实质上…     

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。     

N235—混合醇萃取分离稀土中的铁和铅

随着稀土在荧光和激光材料等领域的应用,对稀土纯度的要求越来越高,尤其是对非稀土杂质的含量要求越来越低。对稀土中非稀土杂质的分离去除,已有许多研究报导[1-3]。多是利用萃取剂对稀土和非稀土杂质的萃取能力不同而达到去除目的。分离因素较小,萃取级数都在20多级以上?..     

我国国家科学基金化学科学重大项目简介

稀土化学基础及应用研究——项目简介之九我国的稀土资源占世界首位,随着南(离子型矿)北(包头矿)两个稀土基地的建成,将对世界稀土市场产生举足轻重的影响.因此,研究稀土的分离、提取及开拓新应用领域,将对我国国民经济建设产生重要作用. 我国稀土研究已有近30多年的历史.目前,中科院、高等学校及产业部门已形成了一支很强的稀土研究和生产的队伍.若干领域已达到国际先进水平,如稀土萃取及工艺、稀土催     

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。     

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。     

从离子型稀土硫酸镁浸出液中制备碳酸稀土的新工艺研究EI北大核心CSCD

针对现有从离子型稀土硫酸镁浸出液中沉淀稀土得到的稀土沉淀物稀土总量低的问题,以离子型稀土Mg SO4浸出液为原料,进行了树脂的静态遴选、动态吸附-解吸、除Al及沉淀等工艺研究。结果表明,静态遴选出CL-P507为合适树脂,通过动态吸附-解吸,Mg SO4浸出液中的Mg2+能全部去除,稀土得到了富集,解吸后液中REO浓度最高可富集179倍,但是铝不能得到有效去除。以苯甲酸钠为除铝剂除去解吸后液中的铝,在试验条件下,铝去除率为99.89%,REO损失率仅为0.3%。以Na2CO3和Na HCO3为沉淀剂,沉淀得到碳酸稀土产品,该产品烧成物REO总量为93.81%(质量分数),最终达到《GB/T 28882-2012离子型稀土矿碳酸稀土》标准的质量要求。成本分析表明,本工艺比传统工艺少1070 Yuan·t-1REO,具有工业应用前景。     

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。     

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。     

包头磁尾矿的铝盐混合焙烧-酸浸萃取稀土的研究

以包头白云鄂博磁尾矿为原料,利用氟-铝极强的配位能力,进行铝盐混合焙烧,使氟-铝在焙烧过程中发生固相配位作用,达到活化稀土目的。然后利用酸溶液浸出稀土和氟的实验,考察稀土与氟的浸出率,最后P204萃取稀土。结果表明:采用Al2(SO4)3为磁尾矿抑氟剂,n(F)/n(Al)=3.0时,稀土矿的活化效果最佳。包头磁尾矿与铝盐混合物于700℃焙烧1.0 h,经2.0 mol·L-1H2SO4在80℃条件下浸出3.0h,氟和稀土的浸出效果较好。其中稀土浸出率在86.57%左右,氟可全部浸出。以该条件下产生的含氟稀土溶液为原料进行萃取实验,稀土全部进入有机相,而氟存留在浸出液中,基本实现了稀土和氟的分离。     

Triton X-100微乳液体系中铁的萃取与分离

近年来 ,在以表面活性剂分子有序组合油包水 (W/O)微乳液体系中进行萃取分离已引起人们的重视 [1～ 3] .本文根据微乳液体系较相应胶束有更低的表面张力和更高增溶量的特性 ,首次利用非离子型水包油 (O/W)壬基酚聚氧乙烯醚(Triton X- 1 0 0 )微乳液在无机盐硫酸铵的存在下萃取分离铁 ,与传统的有机溶剂萃取分离方法比较 ,此法具有不挥发、无毒、快速和操作简单等特点 ;与高聚物水溶液体系萃取 ,有相同的萃取效果 ,但药品用量相对减少 .GBC932 AA原子吸收分光光度计 (澳大利亚 ) ;p Hs- 2 5酸度计 (上海雷磁仪器厂 ) .铝试剂为质量分数 …     

串级萃取理论之联动萃取分离工艺设计: V、流程设计实例

联动萃取工艺因其显著的降耗减排优势,已逐渐发展成为中国稀土分离行业中的基本技术。联动萃取分离流程中的所有分离单元均通过横向或纵向衔接方式与其他分离单元联动运行,流程的优化设计包括分离单元自身的优化和分离单元间联动衔接的优化两个方面。本系列的前4篇文章已经推导得到了联动萃取流程中不同类型分离单元的优化以及分离单元间联动衔接优化的理论计算公式,以一个La/Ce/Pr/Nd四组分分离为例,介绍如何使用前文推导结果设计得到一个具有理论最小萃取量和最小洗涤量的全分离流程。     

氟碳铈镧矿稀土萃取分离流程的经济技术指标比较

根据国内外市场可预测的产品结构，针对包头矿和冕宁矿为代表的氟碳铈镧矿，提出Ｐ５０７ＨＣｌ体系稀土萃取全分离的几种可行工艺流程，比较各流程的槽体级数、容积，有机相、稀土存槽量，盐酸、液氨消耗及控制要求等，由经济技术指标角度得到了从氯碳铈镧矿分离稀土的优化工艺流程。     

串级萃取理论之联动萃取分离工艺设计:Ⅵ、理论的应用拓展

本系列文章的前五篇推导得到了用于多组分联动萃取分离流程设计的基础理论,并通过一个四组分分离流程实例介绍了该设计理论的实际应用。本文是本系列文章的最后一篇,将探讨该理论的拓展应用。所有非联动萃取多组分分离流程都可以通过适当等效变换,转换为由联动萃取流程中基本分离单元组合得到的等效流程,本文通过任意切割比例的三组分两出口分离、三组分三出口分离以及三组分联动萃取全分离等效流程等不同工艺形式实例,介绍如何通过流程的等效变换,应用本系列文章中的理论公式解决稀土工业实践中不同类型工艺流程的参数计算问题。     

高纯稀土氧化物中微量钙的分光光度测定

分光光度法测定稀土氧化物中微量钙至今未见到国外资料,国内虽有个别方法,但因分离流程冗长并不适用。本工作在柠檬酸钾碱性溶液中,用偶氮氧化偶氮BN—磷酸三丁酯—环己烷(以下简称AT溶液)萃取钙,可与大量稀土元素及铁、铝等干扰元素分离,再用0.02 M PMBP—氯仿萃取分离残余的微克量的稀土元素,最后用乙二醛缩双(-邻氨基酚,以下简称GBHA)萃取光度法或双环己酮草酰二腙(简称BCO)-铜间接分光光度法(后一方法不适于含镁量较高的样品)测定。所拟定的方法快速、简便、准确度较     

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。     

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。