用预分萃取法从轻稀土矿分离其中重稀土新工艺研究

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稀土元素具有独特的物理和化学性质,因而被广泛应用于军事、农业、冶金、玻璃陶瓷、石油化工等各个领域。本文采用预分萃取法对轻稀土矿进行预分离萃取,出口水相La~Nd的分离纯度大于99.99%,预分离萃取的出口负载有机相直接作为中重稀土分离原料,进行预分洗涤后,再进行中重稀土分离。形成了预分萃取法从轻稀土矿分离其中重稀土新工艺。采用徐光宪等提出的稀土串级萃取理论对整个工艺进行了优化工艺的设计。轻稀土矿预分萃取出口负载有机相的预分洗涤工艺采用分液漏斗进行了单级和串级模拟实验。对轻稀土矿的预分萃取、La~Nd/Sm~Gd分馏萃取和Sm~Dy/Ho~Lu,Y分馏萃取通过MATLAB编写程序进行了静态设计及进行计算机动态仿真模拟,确定了轻稀土矿预分萃取及负载有机相的中重稀土分离工艺的各项工艺参数如下:轻稀土矿预分萃取出口负载有机相的预分洗涤——料液(负载有机相)稀土浓度为0.1690mol/L,洗酸浓度为2.507mol/L,相体积比V(o):V(w)=50.00:6.00,级数n=5;轻稀土矿预分萃取——物料萃取流量S=0.1800mol/min,料液进料流量F=1.5000mol/min,级数n=5;La~Nd/Sm~Gd分馏萃取——物料萃取流量S=0.4355mol/min,物料洗涤流量W=0.1768mol/min,料液进料流量F=1.0000mol/min,萃取段级数n=8,洗涤段级数m=7;Sm~Dy/Ho~Lu,Y分馏萃取——物料萃取流量S=1.1845mol/min,物料洗涤流量W=1.5188mol/min,料液进料流量F=1.0000mol/min,萃取段级数n=14,洗涤段级数m=13。本文设计的轻稀土矿分离工艺可获得分离纯度为4N级的La~Nd轻稀土(含Sm<0.01%),这有利于后续制取高纯度Nd,并且解决了传统的轻稀土矿Nd/Sm分组工艺因易萃取和难萃取组分的比例悬殊,Nd/Sm分组难以控制中重稀土中的Nd含量,使后续工艺分离制取纯Sm(>99.99%)需增加提Sm除Nd工序的问题;La~Nd/Sm~Gd分馏萃取可获得分离纯度为4N级的La~Nd轻稀土和分离纯度为5N级的Sm Eu Gd富集物;Sm~Dy/Ho~Lu,Y分馏萃取可获得分离纯度为5N级的Tb富集物和分离纯度为2N级的Ho~Lu,Y重稀土。同时,本文的研究对任意一种混合稀土矿的预分萃取,预分洗涤,两出口或多出口串级萃取分离工艺的设计都有一定的参考利用价值。
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