碳酸氢镁介稳溶液应用于萃取分离稀土过程中的基础研究

发布时间：2020-06-23 01:27

【摘要】：溶剂萃取法是目前稀土分离提纯应用最广泛的工艺。目前溶剂萃取分离提纯稀土主流工艺中要用氨水、液碱等对萃取剂皂化处理,以避免萃取过程中平衡酸度过高带来的萃取容量降低等问题。但是带来氨氮废水或者高盐废水污染问题,难以处理达标排放。北京有色金属研究总院研发了碳酸氢镁法分离提纯稀土新技术,使用镁盐废水、二氧化碳循环制备碳酸氢镁溶液,替代液氨、液碱用于皂化萃取稀土。此新工艺从源头解决了氨氮废水、高盐废水污染问题,同时实现了资源循环利用。本文主要研究新工艺体系中相关反应机理、杂质元素在皂化萃取过程中的分布规律、相关化学反应动力学等方面内容。本文以碳酸氢镁法分离提纯稀土新工艺中的皂化和负载镁有机萃取稀土两个环节为研究对象,用自行设计的恒界面池对碳酸氢镁溶液皂化P507、负载镁P507萃取稀土过程的动力学进行了系统研究,并探究了钙、铁、铝、硅等杂质元素在萃取分离过程中的走向。主要研究成果如下:(1)通过碳酸氢镁皂化P507的动力学的研究,探究了搅拌速率、温度、界面面积等因素对皂化反应速率的影响。研究表明:皂化过程受扩散和化学反应共同控制,皂化反应发生的位置是有机-水两相界面处。(2)系统研究了碳酸氢镁溶液中杂质元素在皂化萃取过程中的走向。研究表明:铝元素和大部分钙元素均在萃余液中富集,而铁元素在反萃液中富集。(3)研究了负载镁P507萃取稀土的动力学,探究了搅拌速率、温度、界面面积、负载镁P507浓度等因素对负载镁有机萃取稀土速率的影响。研究表明:萃取过程为扩散和化学反应共同控制,负载镁有机萃取稀土萃取反应发生在两相界面处,计算得出萃取反应的表观活化能为16.88 kJ/mol,萃取反应为一级反应;计算得出萃取反应的表观动力学方程为R=10-3.54[Mg(HA2)2]1.13[Nd3+]。(4)探讨了负载镁P507萃取稀土的机理,试验得出的动力学方程与基于此机理推导出的动力学方程一致。
【学位授予单位】：北京有色金属研究总院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TF845
【图文】：

示意图,传质过程,界面,示意图

萃取的动力学过程主要分为三步，即萃取剂、萃合物形成的界面反应、萃合物向有机相相本现在传质速率，萃取速率取决于各环节最慢的控制模式通常需要用到以下两个判据：逡逑据：若萃取速率随着搅拌速率加快而提高，则速率亦随之加快，表明萃取过程受扩散控制。随之加快，而是达到某一稳定速率的平台区域，萃取过程受化学反应控制。当然也不能忽略如随着两相搅拌速率的增加而减小，此时萃取过：根据温度对萃取速率的影响，结合阿伦尼乌活化能。对照动力学控制模式表观活化能判据落在何种控制模式对应的区间，即可判定该萃［５１，５２］。逡逑

试验装置图,试验装置,水相,萃合物

水相静止层逡逑被搅动的水相逡逑图１．２萃取传质过程界面示意图逡逑萃取是两相反应，萃取的动力学过程主要分为三步，即萃取剂和被萃物质向有机逡逑相－水相界面的扩散、萃合物形成的界面反应、萃合物向有机相相本体的扩散三步。传逡逑质过程动力学主要表现在传质速率，萃取速率取决于各环节最慢的一步。要判断萃取逡逑反应属于何种动力学控制模式通常需要用到以下两个判据：逡逑１、

【参考文献】