【摘要】：溶劑萃取法是目前稀土分離提純應用最廣泛的工藝。目前溶劑萃取分離提純稀土主流工藝中要用氨水、液堿等對萃取劑皂化處理,以避免萃取過程中平衡酸度過高帶來的萃取容量降低等問題。但是帶來氨氮廢水或者高鹽廢水污染問題,難以處理達標排放。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,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、高鹽廢水污染問題,同時實現了資源循環(huán)利用。本文主要研究新工藝體系中相關反應機理、雜質元素在皂化萃取過程中的分布規(guī)律、相關化學反應動力學等方面內容。本文以碳酸氫鎂法分離提純稀土新工藝中的皂化和負載鎂有機萃取稀土兩個環(huán)節(jié)為研究對象,用自行設計的恒界面池對碳酸氫鎂溶液皂化P507、負載鎂P507萃取稀土過程的動力學進行了系統(tǒng)研究,并探究了鈣、鐵、鋁、硅等雜質元素在萃取分離過程中的走向。主要研究成果如下:(1)通過碳酸氫鎂皂化P507的動力學的研究,探究了攪拌速率、溫度、界面面積等因素對皂化反應速率的影響。研究表明:皂化過程受擴散和化學反應共同控制,皂化反應發(fā)生的位置是有機-水兩相界面處。(2)系統(tǒng)研究了碳酸氫鎂溶液中雜質元素在皂化萃取過程中的走向。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)研究了負載鎂P507萃取稀土的動力學,探究了攪拌速率、溫度、界面面積、負載鎂P507濃度等因素對負載鎂有機萃取稀土速率的影響。研究表明:萃取過程為擴散和化學反應共同控制,負載鎂有機萃取稀土萃取反應發(fā)生在兩相界面處,計算得出萃取反應的表觀活化能為16.88 kJ/mol,萃取反應為一級反應;計算得出萃取反應的表觀動力學方程為R=10-3.54[Mg(HA2)2]1.13[Nd3+]。(4)探討了負載鎂P507萃取稀土的機理,試驗得出的動力學方程與基于此機理推導出的動力學方程一致。
【學位授予單位】：北京有色金屬研究總院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TF845
【圖文】：

萃取的動力學過程主要分為三步，即萃取劑、萃合物形成的界面反應、萃合物向有機相相本現在傳質速率，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判據：逡逑據：若萃取速率隨著攪拌速率加快而提高，則速率亦隨之加快，表明萃取過程受擴散控制。隨之加快，而是達到某一穩(wěn)定速率的平臺區(qū)域，萃取過程受化學反應控制。當然也不能忽略如隨著兩相攪拌速率的增加而減小，此時萃取過：根據溫度對萃取速率的影響，結合阿倫尼烏活化能。對照動力學控制模式表觀活化能判據落在何種控制模式對應的區(qū)間，即可判定該萃［５１，５２］。逡逑

水相靜止層逡逑被攪動的水相逡逑圖１．２萃取傳質過程界面示意圖逡逑萃取是兩相反應，萃取的動力學過程主要分為三步，即萃取劑和被萃物質向有機逡逑相－水相界面的擴散、萃合物形成的界面反應、萃合物向有機相相本體的擴散三步。傳逡逑質過程動力學主要表現在傳質速率，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屬于何種動力學控制模式通常需要用到以下兩個判據：逡逑１、

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本文編號：2726568