P507-HCl-酒石酸体系萃取分离轻稀土元素的基础研究

摘要

稀土行业的发展愈来愈快，其应用也变得日趋广泛，稀土元素已成为各国的重要战略资源。分离稀土元素的方法种类繁多，如今我国工业分离高纯单一的稀土元素的方法有很多，绝大多数采用皂化的P204或P507等酸性磷萃取剂分离稀土元素，该方法虽然萃取性能好，但有一个明显的弊端就是会产生大量的氨氮废水，对环境污染较为严重。针对此缺点，本论文通过研究在有机萃取剂 P507中加入一种名为酒石酸的配合剂，研究了在该体系下的三个重要参数分配比、分离系数、萃取饱和容量与酸度、酒石酸浓度和稀土浓度之间的相互关系，并与不含酒石酸的P507—盐酸体系的分离效果进行对比，最后研究了该体系下轻稀土从有机相到水相的反萃过程。
　　本文采用单级萃取实验，研究了在不同的稀土浓度、酸度和酒石酸浓度条件下，该体系四种轻稀土元素的分配比、分离系数和萃取饱和容量的变化情况。主要结论如下：当料液酸度PH值控制在1.0、酒石酸浓度和稀土浓度均为0.25mol/L、萃取剂浓度为1.5mol/L时，分配比以及分离系数达到最大，分别达到DLa=0.1966、DCe=0.7781、DPr=1.6215和DNd=2.4899，βCe/La=4.08、βPr/ce=1.98和βNd/Pr=1.62；并且随着酒石酸浓度的升高，P507萃取四种轻稀土的饱和容量也逐渐增大，可以达到29.7g/L，比单一盐酸体系提高约50％。最后做了稀土的反萃实验，串级反萃模拟实验结果表明，当反萃盐酸浓度5mol/L，在相比O/A＝2:1下，经过5级反萃后，稀土的反萃率可达到98%以上，并且出口稀土浓度较大，出口酸度较低，负载有机相中残留的酸量较小，约为0.8mol/L，反萃效果好。
　　P507—HCI—酒石酸体系无需皂化过程，工艺简单，萃取效果较好、分离系数高、反萃容易。由于该萃取体系不需要加入皂化剂，可大大降低氨氮废水的产生，同时节约了成本，是一项颇具特色的稀土萃取分离工艺。

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第一章 文献综述

1.1稀土概述

1.2稀土元素分离方法概述

1.3稀土溶剂萃取开发的新技术

1.4溶剂萃取体系的分类及特点

1.5 稀土分离的无皂化技术

1.6研究意义及研究内容

第二章 萃取平衡实验方法

2.1实验仪器

2.2化学试剂

2.3实验方法

2.4分析方法

第三章 P507—HCl—酒石酸体系中萃取分离稀土的基本参数研究

3.1引言

3.2 P507—HCl—酒石酸体系萃取轻稀土分配比的研究

3.3 P507—HCl—酒石酸体系影响四种轻稀土分离系数因素的研究

3.4酒石酸对P507萃取饱和容量的影响

第四章 P507—HCl与P507—HCl—酒石酸体系萃取稀土元素性能的比较

4.1 引言

4.2 P507—HCl与P507—HCl—酒石酸体系中轻稀土分配比的比较

4.3 P507—HCl与P507—HCl—酒石酸体系轻稀土分离系数的比较

第五章P507—HCl—酒石酸体系稀土的反萃实验研究

5.1实验方案及方法

5.2分析检测手段

5.3实验结果与讨论

第六章 结论

参考文献

致谢

发表论文和参加科研情况