基于深度机器视觉的稀土元素组分含量预测

稀土萃取过程中元素含量的快速检测有助于提高稀土产品质量,目前的检测仪器存在检测延时长和维护成本高等问题。基于部分稀土元素独特的颜色特征,如Pr离子、Nd离子,可将机器视觉方法用于元素组分含量的软测量。不同于传统机器视觉方法,本文首次引入卷积神经网络(CNN)提取Pr/Nd混合溶液原始图像抽象表征,同时采用深度神经网络构建回归模型,用于预测Pr/Nd混合溶液中各元素的含量。实验选取1210张Pr/Nd混合溶液图像作为实验数据,相较于已有方法,数据规模提升近12倍。多次独立重复结果表明,预测的组分含量与真实组分含量间的最大相对误差绝对值为2.7738%,满足实际萃取生产中对元素含量分布变化的精度要求,具有一定的实际意义。

粉煤灰基地质聚合物固化低放射性稀土酸溶渣

离子型稀土酸溶渣是一种低放射性废渣,需要进行安全化处置。以稀土酸溶渣和粉煤灰为原材料,在碱激发剂的作用下制备地质聚合物,通过SEM、XRD、FTIR手段分析放射性核素在地质聚合物的固化机理。结果表明,当Si Al摩尔比为2.0,Na Al摩尔比为0.9,75℃固化24 h时,养护1 d所制得的地质聚合物抗压强度达45 MPa,制备的地质聚合物具有非晶态Si Al凝胶相,内部结构致密均匀,具有良好的力学性能。在酸溶渣添加量为25%时,地质聚合物固化体抗压强度可达12 MPa。对添加酸溶渣固化体进行浸出试验,渣添加量为25%时固化体中钍的7 d浸出率为3.47×10^(-5) cm d,7 d累计浸出分数为4.42×10^(-5)cm,实现了放射性核素的有效固化。钍、铀以沉淀及化学键结合两种方式存在于地质聚合物中。

从离子型稀土镁盐富集物中提取稀土工艺初探

以MgO为沉淀剂沉淀MgSO_(4)稀土浸出母液时,得到的稀土镁盐富集物REO总量较低,需要进一步除去杂质以沉淀富集稀土。以离子型稀土镁盐富集物为原料,进行碳化—酸溶—中和除杂—沉淀等工艺初步探索研究。结果表明:REO在碳化过程中的损失很少甚至可以忽略不计,有24.33%~30.9%MgO由稀土镁盐富集物转化进入碳化后液,在中和除杂过程中Fe去除率约99.5%,Al去除率约98.6%。以碳化后液为沉淀剂沉淀中和除杂后液得到碳酸稀土,经过灼烧,获得了符合《GB/T 20169—2015离子型稀土矿混合稀土氧化物》标准质量要求的稀土氧化物,该工艺总渣率为19.81%~23.22%,REO总收率平均89.43%。为了从离子型稀土镁盐富集物中提取稀土的工艺形成成套工艺技术,获取最优的工艺技术参数,有待于后续深入研究和优化。

从荧光粉废料中提取稀土工艺研究

采用4种方案从荧光粉废料中提取稀土元素,并考查了盐酸法提取稀土时盐酸和双氧水用量对稀土浸出率的影响,随后采用碳酸钠焙烧法提取渣中较难浸出的铈、铽,最后采用中和法对酸浸出液进行除杂。结果表明,100g物料盐酸最佳用量为150mL,双氧水用量为20mL,钇、铕浸出率可达99%。经碳酸钠焙烧—盐酸浸出后铽浸出率达到55%,除杂后铁、硅、铝含量分别降至11.47mg/L、15.93mg/L和150mg/L。

P507-N235体系稀土萃取分离性能研究

研究了P507-N235无皂化萃取体系稀土分离系数的变化规律.实验结果表明,P507中加入N235可提高La/Ce分离系数,且分离系数随N235加入量的增加而提高;相比O/A越大,La/Ce分离系数越高;萃取混合时间应控制在8 min较为合适;对比实验发现,P507-N235体系稀土元素间分离系数普遍高于现有的P507体系.

离子型稀土矿浸出过程主要物质浸出规律研究

采用柱浸法研究硫酸铵浸取离子型稀土矿过程中水、稀土、硫酸铵及其他杂质离子的浸出规律.研究表明,离子型稀土矿矿土对水有较强的吸附能力,浸矿后,矿土的含水率由17.74%增加到33.7%.浸出过程中,稀土浸出率可达99.98%,杂质中Al3+浸出量比较大,Si O32-浸出量较小,而Fe3+几乎不浸出,各离子的浸出先后顺序为:Si O32-、RE3+、Al3+、Fe3+,杂质Al3+的浸出略滞后于稀土的浸出.Al3+、Fe3+浓度达到峰值时,p H值最低,随着浸矿剂和顶水的加入,浸出液的p H值开始上升,直至达到硫酸铵溶液的p H值和顶水的p H值.

萃淋树脂法制备超高纯氯化钕工艺研究

以单一盐酸溶液为淋洗剂,采用萃淋树脂法制备超高纯氯化钕溶液。研究了CL-P507、CL-P204、001×7、001×8、D113、D900、DH100等7种树脂对RE3+、Al3+的吸附、解吸、分离性能,遴选CL-P507为分离树脂、DH100为除铝树脂。单因素条件试验发现,加液方式、料液浓度、淋洗酸浓度、柱径比对流出液稀土纯度影响不显著,高料液浓度、高淋洗酸浓度、低柱径比可以获得较高浓度的超高纯氯化钕溶液,以正吸附方式加料、料液浓度30.89g/L、淋洗酸浓度0.3mol/L、柱径比20∶1为最优工艺条件,制备了纯度>99.999%的超高纯氯化钕溶液。工艺不使用任何延缓离子,从源头控制非稀土杂质的引入,为超高纯稀土溶液的制备提供了技术参考。

001×8树脂从离子型稀土浸出液中吸附稀土及杂质离子的性能研究

通过静态吸附和动态吸附实验,研究温度、pH值、稀释倍数和流速对001×8树脂从离子型稀土浸出液中吸附稀土与杂质离子的吸附量及分离系数的影响.结果表明:浸出液中稀土与杂质离子的吸附量及分离系数随着pH值的增大呈现出先增大而后减小的趋势,在pH值为3.5时达到最大值;随着温度的升高而增大,吸附量在313 K后逐渐趋于平衡.树脂对各离子吸附能力大小为:RE^(3+)>Al^(3+)>Mg^(2+)>SiO_3^(2-).RE^(3+)、SiO_3^(2-)和Al^(3+)的吸附量随着稀释倍数的加大而增大,随着流速的加快而减小,而Mg^(2+)的吸附量随着稀释倍数的加大或流速的加快而减小.因此,增大稀释倍数和降低流速有利于001×8树脂吸附稀土和除去杂质.

高磷鲕状赤铁矿金属化还原焙烧-磁选-熔分新工艺研究

选择金属化还原焙烧-磁选-熔分的组合处理方式,实现对P、Al、Si各元素的全面去除,获得磷比例在0.01%以内的高品质铁水。试验测试分析得到:加入促进剂之后可以使磁选精矿获得更高的Fe品位,并使其选出率得到提升,同时减小P的比例。加入促进剂再进行焙烧产生了非常显著的Fe单质衍射峰。控制促进剂球团的加入量为5%再进行焙烧时形成了乳滴形的Fe颗粒,出现了显著迁移并长大的结果,使磨矿更易发生解离。应将焙烧温度控制在970℃的合适状态,焙烧时间到达2.5 h时表现为相对稳定的状态。过磁选获得海绵状的铁粉精矿,实现跟杂质的相互分离过程;之后加入高温造渣剂实现深度脱杂的状态。经过金属化还原焙烧后可以获得80%的产出比例。

正交实验法优化高纯氧化钕制备工艺参数

利用草酸作为稀土沉淀剂,制备高纯氧化钕时,工艺条件控制不当,料液中的杂质会发生共沉淀现象,影响产品纯度。利用正交实验法优化草酸沉淀稀土的工艺参数,选择沉淀温度、草酸用量、沉淀pH值及陈化时间作为沉淀工艺的主要影响因素,采用极差和方差分析,发现各因素对稀土收率的影响显著性较小,对铝除杂率的显著性影响由大到小顺序为A(沉淀pH值)>C(沉淀温度)>B(草酸用量)>D(陈化时间),降低沉淀pH值、增加草酸用量、降低沉淀温度、增加陈化时间有利于提高铝除杂率。制备高纯氧化钕的最佳工艺条件为沉淀pH值2.0,沉淀温度30℃,草酸用量1.8倍,陈化时间10 h。

离子型稀土矿无铵绿色浸矿剂探索研究

本文对南方离子型稀土矿开展了新型无铵绿色环保浸矿剂探索试验,研究了浸矿剂浓度、液固比和pH值对硫酸铵、硫酸镁和SAK(一种含K和Al的复盐)3种浸矿剂浸矿的影响,并综合比较了该3种浸矿剂的浸矿效果。结果表明,RE和Fe、Si、Al、Ca杂质元素浸出率随着浸矿剂浓度和液固比增加呈现先增后趋于平缓趋势,随着pH值增大而呈现递减趋势;在浸矿剂浓度2%、液固比0.6∶1、硫酸铵和硫酸镁pH值5.0、SAK pH值3.0的条件下,进行稀土矿中金属浸出试验,Al浸出率大小顺序为硫酸铵>硫酸镁>SAK;Fe、Si和Ca则为SAK>硫酸铵>硫酸镁;相比硫酸镁,硫酸铵和SAK浸矿速度较大,洗水用量较少。从无氨氮绿色环保、浸矿效果方面考虑,确定SAK为新型浸矿剂,最优浸矿工艺参数为浸矿剂浓度2%,液固比0.6∶1,pH值3.0,此条件下稀土浸出率为96.93%,Al浸出率为13.78%。

稀土冶炼中氟转化及资源化探究

现阶段我国稀土提取分离及稀土金属冶炼过程中存在较为严重的氟污染问题。本文介绍了稀土冶炼中氟转化及资源化的研究背景,分析了含氟稀土矿、冶炼废渣、废水及萃取三相中氟的转化行为及资源化工艺,并对相关工艺进行评述。

熔盐电解法制备Y-Ni合金工艺研究

以Y_(2)O_(3)为原料、YF_(3)-LiF为熔盐,研究自耗阴极熔盐电解法制备Y-Ni合金,分析电解电压、电解电流对合金成分、电解温度、电解效率和金属收率的影响。在61.5%YF_(3)-38.5%LiF(原子分数)的熔盐体系下,电解电压、电解电流对电解温度影响显著,电解温度过高,稀土金属在熔体中溶解加快,稀土金属氧化、二次反应加剧,合金中钇成分含量、电解效率以及钇金属收率随着电解温度的增加逐渐降低,实验获得的最佳电解条件为:电解电压为7.2 V±0.2 V,电解电流为555 A±5 A,电解温度为1080℃±20℃。通过对Y-Ni合金的表征分析,制备的Y-Ni合金成分较为均匀,无明显偏析现象,合金中Y∶Ni=1∶1(质量比),主要由NiY相和Ni_(2)Y相组成,其中YNi相占比为42.11%,YNi_(2)相占比为57.89%。

络合法除P507-N235体系中铁的研究

因铁离子具有强烈的水解倾向及易与其他离子形成配合物的性质,在溶剂萃取体系中的存在形式极为复杂。在稀土萃取体系中,采用P204或N235除铁,经盐酸反萃后,有机相中铁的反萃率较低,不能深度除去,影响萃取剂的萃取性能。而在P507-N235盐酸萃取体系中,Fe3+在低酸度下可被P507萃取,在高酸度下形成Fe Cl-4配合物被N235萃取,萃取率达99%以上,且难被反萃下来。研究采用草酸和EDTA络合法除去有机相中的铁,结果表明:草酸络合法除铁率较低,较难用草酸络合法将有机相中的铁反萃下来;在温度25℃、反萃时间14 min,相比1∶1的条件下,用EDTA络合法除铁,铁的反萃率可达97.51%,经4次错流反萃后,可将有机相中铁的浓度降至0.002 g·L-1,达到深度除铁的目的。

离子型稀土矿放射性核素迁移及处理研究进展

离子型稀土矿伴生一定量的铀、钍等天然放射性核素。采用原地浸矿工艺提取稀土时,部分放射性核素与稀土元素一同浸出,并随着稀土的冶炼过程富集在多种工序产生的废渣中,使得铀、钍、镭的放射性活度浓度大于1000 Bq·kg^(-1),属于低放射性废渣。随着渣量的不断增加,该类低放射性废渣的安全处置已成为困扰行业发展的难题。本文阐述了中国对放射性辐射环境管理、放射性废物存储及处理要求的发展过程,总结了放射性核素铀、钍、镭在离子型稀土矿冶炼过程中的迁移富集规律,综述了溶剂萃取法、吸附法处理含放射性废水以及废渣资源化、减量化处理等方面的研究进展,分析了离子型稀土矿放射性核素处理存在的问题,最后提出了在放射性核素的源头减量化、废渣资源化、残渣安全化处置等方面的一些技术发展建议。

P507与N235混合溶剂的稳定性及对NdCl_3的协萃效应

稀土萃取分离过程皂化产生的含盐废水严重污染环境。利用P507萃取稀土离子、N235萃取酸的特性,设计了P507-N235双溶剂无皂化稀土萃取体系,研究了双溶剂有机相的稳定性及对Nd3+的协萃效应。P507与N235混合时发生放热现象,红外光谱分析显示其特征峰发生了变化,但32次萃取-再生后的混合萃取剂的化学结构稳定;P507与N235对Nd3+具有显著的协萃效果,形成的萃合物为REA3.(R3N.HA).3R3NHCl。研究结果为无皂化稀土萃取分离新工艺开发提供了依据。

D001树脂静态吸附钕离子的热力学与动力学研究

为达到Nd3+富集目的,实验研究D001树脂静态吸附稀土Nd3+过程。通过单因素实验优化平衡吸附条件,并研究树脂吸附稀土Nd3+的热力学和动力学特征。结果表明:T=293 K,pH=3.5,[Nd3+]浓度10 mmol·L-1条件下,树脂的饱和吸附容量达到698.9×10-3mmol·g-1;吸附过程遵循Langmuir等温方程,热力学参数为:ΔH=13.45 kJ·mol-1,ΔS=53.035 J·mol-1·K-1,ΔG=-2.09 kJ·mol-1。热力学函数ΔG<0表明D001树脂吸附Nd3+过程能够自发进行。准二级动力学模型能够很好拟合DO01树脂吸附Nd3+的过程并且其相关系数在0.99以上。吸附活化能Ea=1.04857 kJ·mol-1,反应控制步骤为膜扩散和颗粒内扩散联合扩散控制。

从离子型稀土硫酸镁浸出液中制备碳酸稀土的新工艺研究

针对现有从离子型稀土硫酸镁浸出液中沉淀稀土得到的稀土沉淀物稀土总量低的问题,以离子型稀土Mg SO_(4)浸出液为原料,进行了树脂的静态遴选、动态吸附-解吸、除Al及沉淀等工艺研究。结果表明,静态遴选出CL-P507为合适树脂,通过动态吸附-解吸,Mg SO_(4)浸出液中的Mg^(2+)能全部去除,稀土得到了富集,解吸后液中REO浓度最高可富集179倍,但是铝不能得到有效去除。以苯甲酸钠为除铝剂除去解吸后液中的铝,在试验条件下,铝去除率为99.89%,REO损失率仅为0.3%。以Na_(2)CO_(3)和Na HCO_(3)为沉淀剂,沉淀得到碳酸稀土产品,该产品烧成物REO总量为93.81%(质量分数),最终达到《GB/T 28882-2012离子型稀土矿碳酸稀土》标准的质量要求。成本分析表明,本工艺比传统工艺少1070 Yuan·t^(-1)REO,具有工业应用前景。

P_(507)-N_(235)体系稀土萃取分离试验研究

P_(507)-N_(235)双溶剂萃取体系利用P_(507)萃取稀土离子、N_(235)萃取酸的特性实现了稀土的无皂化萃取分离。在振荡时间5 min、相比1∶1、料液pH值2~3工艺条件下,P_(507)-N_(235)体系对稀土的萃取能力随着原子序数的增大而增大,符合"正序萃取"规律,对稀土的萃取量随着料液浓度的增加而增大。在震荡时间8 min、相比1∶1、料液浓度1 mol·L^(-1)的最优萃取工艺条件下,测定了各稀土元素组之间的平均分离系数。研究结果能为P_(507)-N_(235)体系应用于实际生产提供理论依据。

P_(507)-盐酸体系中氯化铵对RE^(3+)萃取分离的影响研究

针对稀土溶剂萃取分离过程中的氨氮问题,进行了氯化铵对稀土萃取分离过程的影响研究,结果表明,在实验采用的PrCl_3、TmCl_3、NdCl_3、YbCl_3、GdCl_3、SmCl_3溶液中,氯化铵的溶解度随稀土离子浓度的增大而减小,除SmCl_3溶液外,几乎呈线性关系;氯化铵浓度在饱和状态下,稀土溶液的粘度随着稀土浓度的增加而增大,除YbCl_3、SmCl_3溶液外,几乎呈线性关系;氯化铵的加入,几乎不影响稀土饱和萃取容量、稀土萃取分离系数、反萃率。