【摘要】：本論文研究了從硝酸溶液中萃取回收Ce(Ⅳ)和F(Ⅰ),研究內(nèi)容主要分為兩大部分,第一部分研究了包頭稀土礦氧化焙燒礦硝酸浸出過程,計算了浸出動力學(xué)方程;第二部分研究了不同的中性磷(膦)萃取劑對硝酸體系Ce(Ⅳ)的萃取,并根據(jù)硝酸體系的特點,與上海有機所合作不斷對萃取劑的結(jié)構(gòu)進行改進,以獲得最佳的萃取性能。具體的研究內(nèi)容如下:1.研究了包頭稀土礦氧化焙燒過程,通過熱重-質(zhì)譜聯(lián)用、XRD等手段研究了氧化焙燒過程發(fā)生的反應(yīng)。并通過對酸浸前后樣品的XRD和SEM-EDS分析,得到了浸出過程的反應(yīng)方程式。接著研究了硝酸浸出包頭稀土礦焙燒礦的動力學(xué),通過對浸出溫度、HNO3濃度、液固比(L/S)和攪拌速度對稀土浸出的影響的研究,模擬了硝酸浸出過程的動力學(xué),計算了浸出動力學(xué)方程。2.研究了傳統(tǒng)商業(yè)萃取劑Cyanex923從硝酸溶液中萃取回收Ce(Ⅳ)和Ce(Ⅳ)-F(Ⅰ)。通過對萃取過程中的HNO3濃度、Cyanex923濃度、F濃度、鹽析劑濃度和溫度等對Ce(Ⅳ)和F(Ⅰ)萃取的影響的研究。分別研究了 Cyanex923對HNO3、Ce(Ⅳ)和Ce(Ⅳ)-F的萃取,得到了萃合物組成分別為HNO3·Cyanex923,Ce(NO3)4·2Cyanex923 and Ce(HF)(NO3)2·Cyanex923。通過紅外光譜對萃取機理進行了研究,表明NoV在萃合物中是雙齒配體。采用還原反萃制備了 CeF3納米粒子,并與H2SO4體系中制備的CeF3納米粒子進行比較。結(jié)果表明,在HNO3體系中得到的CeF3雜質(zhì)含量較低,且可通過簡單焙燒去除。與硫酸體系相比,硝酸體系具有更強的萃取能力、更高的飽和容量和更高純度的CeF3。3.在萃取劑DEHEHP的基礎(chǔ)上合成了新萃取劑2-乙基已基雙(2-乙基己基)膦酸酯(EHBEHP),用于改善DEHEHP的低萃取能力和低飽和容量。通過對各因素的影響的研究,利用斜率法和紅外光譜分別得到了 EHBEHP萃取HNO3.Ce(Ⅳ)和Ce(Ⅳ)-F(Ⅰ)的機理。并對比了 EHBEHP與DEHEHP的萃取能力和飽和容量,證明了萃取劑EHBEHP與DEHEHP相比具有更強的萃取能力和更高的飽和容量。4.在萃取劑Cyanex923的基礎(chǔ)上合成了新萃取劑三-(二乙基己基)氧化膦(TEHPO),用于改善Cyanex923在硝酸體系的界面現(xiàn)象和提高其飽和容量。通過對各因素的影響的研究,利用斜率法、紅外光譜和電噴霧質(zhì)譜得到了 TEHPO萃取HNO3和Ce(Ⅳ)的機理,發(fā)現(xiàn)THHPO在硝酸體系能夠定量萃取Ce(Ⅳ)。并對比了 TEHPO與Cyanex923在硝酸體系對Ce(Ⅳ)的萃取能力、飽和容量和界面現(xiàn)象,結(jié)果表明TEHPO的萃取能力略強于Cyanex923,并具有比Cyanex923更高的飽和容量和更好的界面現(xiàn)象。以上結(jié)論說明TEHPO更適用于HNO3體系中Ce(Ⅳ)的萃取。
【圖文】：

酸處理工藝［１９１。該方法通過將包頭稀土礦與濃硫酸一起在３００邋°Ｃ下焙燒，然后逡逑水浸得到浸出液，再用Ｎ１９２３萃取劑萃取回收釷，最后用環(huán)烷酸萃取轉(zhuǎn)型。在該逡逑工藝的基礎(chǔ)上進行改進，提出了新的濃硫酸低溫焙燒流程［２Ｇ］（見圖１．２）。該工藝逡逑在原有工藝回收釷以后，，用氧化鎂中和分離溶液中的鐵和磷，然后用Ｐ５０７實現(xiàn)逡逑單一稀土分離，該工藝于２００３年在包頭實現(xiàn)年產(chǎn)２４００噸的國家示范工程。逡逑３逡逑

圖１．２包頭稀土礦清潔冶金ＩＤＩｋ試驗流程圖逡逑１．２．邋２氫氧化鈉分解法逡逑氫氧化鈉分解法主要是指液堿分解法（流程見圖１．３），利用氫氧化鈉與逡逑ＲＥＦＣＣｂ和ＲＥＰ０４反應(yīng)，生成稀土的氫氧化物，該方法發(fā)生的主要反應(yīng)為［２１＿２３］：逡逑ＲＥＦＣ０３邋＋邋３ＮａＯＨ邋＝邋ＲＥ（ＯＨ）３邋ｉ邋＋ＮａＦ邋＋邋ＮａＣ０３邐（１邋４）逡逑ＲＥＰ０４邋＋邋３ＮａＯＨ邋＝邋ＲＥ（ＯＨ）３邋ｉ邋＋Ｎａ３Ｐ０４邐（１邋５）逡逑該方法在處理包頭稀土礦的過程中不產(chǎn)生有害的酸性氣體和氨氮廢水，與濃逡逑硫酸焙燒方法相比更為清潔。但是該方法對稀土的品位要求較高，稀土礦中的雜逡逑質(zhì)，特別是螢石，會降低稀土回收率［２４】。且該工藝會消耗大量的水，工藝操作也逡逑很難連續(xù)化，對設(shè)備要求較高，這些都不利于工業(yè)上的大規(guī)模生產(chǎn)［２５］。逡逑４逡逑
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TF845

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本文編號：2650491