【摘要】：溶劑萃取法是目前稀土分離提純應(yīng)用最廣泛的工藝。目前溶劑萃取分離提純稀土主流工藝中要用氨水、液堿等對(duì)萃取劑皂化處理,以避免萃取過(guò)程中平衡酸度過(guò)高帶來(lái)的萃取容量降低等問(wèn)題。但是帶來(lái)氨氮廢水或者高鹽廢水污染問(wèn)題,難以處理達(dá)標(biāo)排放。北京有色金屬研究總院研發(fā)了碳酸氫鎂法分離提純稀土新技術(shù),使用鎂鹽廢水、二氧化碳循環(huán)制備碳酸氫鎂溶液,替代液氨、液堿用于皂化萃取稀土。此新工藝從源頭解決了氨氮廢水、高鹽廢水污染問(wèn)題,同時(shí)實(shí)現(xiàn)了資源循環(huán)利用。本文主要研究新工藝體系中相關(guān)反應(yīng)機(jī)理、雜質(zhì)元素在皂化萃取過(guò)程中的分布規(guī)律、相關(guān)化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)等方面內(nèi)容。本文以碳酸氫鎂法分離提純稀土新工藝中的皂化和負(fù)載鎂有機(jī)萃取稀土兩個(gè)環(huán)節(jié)為研究對(duì)象,用自行設(shè)計(jì)的恒界面池對(duì)碳酸氫鎂溶液皂化P507、負(fù)載鎂P507萃取稀土過(guò)程的動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了系統(tǒng)研究,并探究了鈣、鐵、鋁、硅等雜質(zhì)元素在萃取分離過(guò)程中的走向。主要研究成果如下:(1)通過(guò)碳酸氫鎂皂化P507的動(dòng)力學(xué)的研究,探究了攪拌速率、溫度、界面面積等因素對(duì)皂化反應(yīng)速率的影響。研究表明:皂化過(guò)程受擴(kuò)散和化學(xué)反應(yīng)共同控制,皂化反應(yīng)發(fā)生的位置是有機(jī)-水兩相界面處。(2)系統(tǒng)研究了碳酸氫鎂溶液中雜質(zhì)元素在皂化萃取過(guò)程中的走向。研究表明:鋁元素和大部分鈣元素均在萃余液中富集,而鐵元素在反萃液中富集。(3)研究了負(fù)載鎂P507萃取稀土的動(dòng)力學(xué),探究了攪拌速率、溫度、界面面積、負(fù)載鎂P507濃度等因素對(duì)負(fù)載鎂有機(jī)萃取稀土速率的影響。研究表明:萃取過(guò)程為擴(kuò)散和化學(xué)反應(yīng)共同控制,負(fù)載鎂有機(jī)萃取稀土萃取反應(yīng)發(fā)生在兩相界面處,計(jì)算得出萃取反應(yīng)的表觀活化能為16.88 kJ/mol,萃取反應(yīng)為一級(jí)反應(yīng);計(jì)算得出萃取反應(yīng)的表觀動(dòng)力學(xué)方程為R=10-3.54[Mg(HA2)2]1.13[Nd3+]。(4)探討了負(fù)載鎂P507萃取稀土的機(jī)理,試驗(yàn)得出的動(dòng)力學(xué)方程與基于此機(jī)理推導(dǎo)出的動(dòng)力學(xué)方程一致。
【學(xué)位授予單位】：北京有色金屬研究總院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TF845
【圖文】：

萃取的動(dòng)力學(xué)過(guò)程主要分為三步，即萃取劑、萃合物形成的界面反應(yīng)、萃合物向有機(jī)相相本現(xiàn)在傳質(zhì)速率，萃取速率取決于各環(huán)節(jié)最慢的控制模式通常需要用到以下兩個(gè)判據(jù)：逡逑據(jù)：若萃取速率隨著攪拌速率加快而提高，則速率亦隨之加快，表明萃取過(guò)程受擴(kuò)散控制。隨之加快，而是達(dá)到某一穩(wěn)定速率的平臺(tái)區(qū)域，萃取過(guò)程受化學(xué)反應(yīng)控制。當(dāng)然也不能忽略如隨著兩相攪拌速率的增加而減小，此時(shí)萃取過(guò)：根據(jù)溫度對(duì)萃取速率的影響，結(jié)合阿倫尼烏活化能。對(duì)照動(dòng)力學(xué)控制模式表觀活化能判據(jù)落在何種控制模式對(duì)應(yīng)的區(qū)間，即可判定該萃［５１，５２］。逡逑

水相靜止層逡逑被攪動(dòng)的水相逡逑圖１．２萃取傳質(zhì)過(guò)程界面示意圖逡逑萃取是兩相反應(yīng)，萃取的動(dòng)力學(xué)過(guò)程主要分為三步，即萃取劑和被萃物質(zhì)向有機(jī)逡逑相－水相界面的擴(kuò)散、萃合物形成的界面反應(yīng)、萃合物向有機(jī)相相本體的擴(kuò)散三步。傳逡逑質(zhì)過(guò)程動(dòng)力學(xué)主要表現(xiàn)在傳質(zhì)速率，萃取速率取決于各環(huán)節(jié)最慢的一步。要判斷萃取逡逑反應(yīng)屬于何種動(dòng)力學(xué)控制模式通常需要用到以下兩個(gè)判據(jù)：逡逑１、

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2726568