关于模糊联动萃取技术的几点思考

对模糊联动萃取新技术进行了解读,介绍了模糊联动萃取技术的概念、工艺理论基础和基本特征.研究和实践表明,模糊联动萃取新技术,具有节约酸碱,降低成本;分离效果好,产品质量高;节省投资和充槽费等优点,技术经济效果显著.

包头混合型稀土矿模糊联动萃取新工艺的研究

以包头混合型稀土矿中的轻稀土分离为研究对象,采用模糊联动萃取工艺,对La、Ce、Pr和Nd四种轻稀土进行萃取。与传统工艺相比,模糊联动萃取工艺是一种节能减排效果非常明显的轻稀土萃取工艺。该工艺所需基础设施投资较少,萃取分离效果好,酸碱消耗量降低约20%,废水单位排放量仅为传统工艺的79.4%。

串级萃取理论之联动萃取分离工艺设计：Ⅰ、串级萃取分离过程的邻级杂质比

具有显著流程优化优势的联动萃取分离技术已成为中国稀土分离企业的主流技术,其工艺参数设计理论研究对促进技术进步具有十分重要的指导意义。近年来作者发展了串级萃取理论,给出了联动萃取流程最小萃取量和最小洗涤量理论下限的计算方法,解决了联动萃取分离流程优化过程中的基础理论问题。相关工作拟连载发表。首先引入邻级杂质比的概念,推导得到了邻级杂质比公式,分析了邻级杂质比的工艺意义,为后续联动萃取分离单元最小萃取量和最小洗涤量等公式的推导奠定基础。

串级萃取理论之联动萃取分离工艺设计：Ⅲ、进料级联动分离单元基本关系式

与传统流程中彼此独立的分离单元不同,联动萃取分离流程要求每一分离单元均通过横向或纵向衔接方式与其他分离单元联动运行。本系列文章之II已推导得到了无联动及出口联动(A_tA_(t-1)…A_2)/(A_(t-1)A_(t-2)…A_1)分离单元优化的基本关系式。当联动萃取流程中两个分离单元纵向衔接时,高层级分离单元提供水相/有机相料液给低层级分离单元,同时自低层级分离单元引出一个有机相/水相返回高层级分离单元作为萃取有机相/洗涤液使用,此时低层级分离单元的联动衔接位置在进料级,故可称为进料级联动。将基于对进料级联动(A_tA_(t-1)…A_2)/(A_(t-1)A_(t-2)…A_1)分离单元的萃取平衡和物料平衡分析,分别推导其料液为水相和有机相时的优化基本关系式。

串级萃取理论之联动萃取分离工艺设计:Ⅱ、出口联动分离单元基本关系式

与传统流程中彼此独立的分离单元不同,联动萃取分离流程要求每一分离单元均通过横向或纵向衔接方式与其他分离单元联动运行。当两个分离单元横向衔接时,联动位置位于水相或有机相出口,彼此提供含有待分离组分的有机相或水相作为萃取有机相或洗涤液使用。以前文结论为基础,分别推导得到了无联动和出口联动(A_tA_(t-1)…A_2)/(A_(t-1)A_(t-2)…A_1)分离单元优化的基本关系式,包括水相进料、有机相进料和双相进料方式下中间组分Ai(2≤i≤t-1)最优切割方程、最小萃取量公式、最小洗涤量公式和混合萃取比方程等。

串级萃取理论之联动萃取分离工艺设计:IV、分离单元间的最优化衔接

联动萃取分离流程中的所有分离单元均通过横向或纵向衔接方式与其他分离单元联动运行,流程的优化设计包括分离单元的优化和分离单元间的联动衔接优化两个方面。本系列文章之Ⅱ和Ⅲ已推导得到了无联动、出口联动和进料级联动(A_tA_(t-1)…A_2)/(A_(t-1)A_(t-2)…A_1)分离单元优化的基本关系式,解决了分离单元自身的优化问题。本文给出了分离单元间横向衔接和纵向衔接对流程整体最小萃取量和最小洗涤量影响的定量计算方法,进而提出了分离单元间的优化衔接原则,同时还推导得到了优化条件下相关物料流量和各组分分流量的计算方法。

联动萃取分离流程设计理论的建立及其运用

稀土是对于现代工业发展至关重要的一组元素,全球对稀土产品的需求量仍在持续增长。然而,稀土的萃取分离生产过程始终伴随环境污染问题,降低酸碱消耗始终是稀土萃取分离理论与技术研究的追求目标。在串级萃取理论的指导下,稀土萃取分离工艺流程的运行经济性不断提升。尤其是2000年后联动萃取分离工艺的出现,使得稀土萃取分离流程的酸碱消耗水平显著降低。联动萃取工艺在逐步成为中国稀土分离工业基本技术的同时,也极大促进了串级萃取理论的发展。近年,以邻级杂质比概念的提出和分析为基础建立了联动萃取分离流程设计理论,其中推导得到的系列理论公式可用于设计具有理论最小萃取量和最小洗涤量的多组份联动萃取全分离流程,无需通过动态模拟和静态计算即可实现。该理论方法也可用于非联动萃取流程优化工艺参数的计算。另外,理论公式推导和运用的同时也增进了对稀土萃取分离过程物料运行规律的理解。

串级萃取理论之联动萃取分离工艺设计: V、流程设计实例

联动萃取工艺因其显著的降耗减排优势,已逐渐发展成为中国稀土分离行业中的基本技术。联动萃取分离流程中的所有分离单元均通过横向或纵向衔接方式与其他分离单元联动运行,流程的优化设计包括分离单元自身的优化和分离单元间联动衔接的优化两个方面。本系列的前4篇文章已经推导得到了联动萃取流程中不同类型分离单元的优化以及分离单元间联动衔接优化的理论计算公式,以一个La/Ce/Pr/Nd四组分分离为例,介绍如何使用前文推导结果设计得到一个具有理论最小萃取量和最小洗涤量的全分离流程。

串级萃取理论之联动萃取分离工艺设计:Ⅵ、理论的应用拓展

本系列文章的前五篇推导得到了用于多组分联动萃取分离流程设计的基础理论,并通过一个四组分分离流程实例介绍了该设计理论的实际应用。本文是本系列文章的最后一篇,将探讨该理论的拓展应用。所有非联动萃取多组分分离流程都可以通过适当等效变换,转换为由联动萃取流程中基本分离单元组合得到的等效流程,本文通过任意切割比例的三组分两出口分离、三组分三出口分离以及三组分联动萃取全分离等效流程等不同工艺形式实例,介绍如何通过流程的等效变换,应用本系列文章中的理论公式解决稀土工业实践中不同类型工艺流程的参数计算问题。

白云鄂博稀土矿联动萃取分离流程的经济技术指标比较

稀土联动萃取工艺以两出口工艺为设计基础。第一模块对原料进行了预分离,第二模块充分利用了稀土元素间的交换功能,省去了第一分离段的反萃及最后分离段的皂化工序。由于其具有酸碱消耗量低、操作方便、废水产生量小等特点,近年来被越来越多稀土分离企业所青睐。针对以氟碳铈和独居石混合矿为代表的白云鄂博稀土矿,根据生产实践经验和目前市场所需要的产品结构,提出了几种可行的P507-HCl体系联动萃取工艺流程。通过比较各联动工艺流程及传统两出口工艺流程的槽体级数、混合室容积大小、有机相和稀土存槽量、盐酸及液碱单耗、废水产生量,找出最优切割方式或联动模式,从而为白云鄂博稀土矿的联动萃取分离提供更优化工艺流程。

串级萃取理论的发展历程及最新进展

20世纪70年代,徐光宪教授创建了串级萃取理论,建立了稀土串级萃取工艺的最优化参数计算方法。结合计算机技术,又建立了串级萃取工艺的静态参数设计和动态仿真计算技术,实现了工艺设计参数到工业规模生产应用的"一步放大"。近40年来,串级萃取理论及其计算方法始终引领和支撑着中国稀土分离技术的持续发展,同时,萃取工艺技术和装备的进步也不断地促进了该理论的丰富与完善。理论的适用范围由早期的恒定混合萃取比体系发展到非恒定混合萃取比体系,分离流程由两出口发展到三出口、多出口体系,并进一步发展为多入口、多出口的联动萃取工艺;串级萃取工艺的最优化参数计算方法也由两组份体系拓展至多组分分离体系,从单一工艺优化拓展到稀土全分离流程的整体优化。本文简要综述了串级萃取理论发展中的重要工作与应用情况,深入介绍了联动萃取工艺计算及流程优化等方面的最新进展及应用前景。

串级萃取理论发展与稀土分离工业技术进步

自20世纪80年代,中国在稀土资源开采、冶炼分离和材料应用领域逐步建立了优势地位,这与中国稀土分离理论及技术的持续进步密不可分,其中关键节点事件的梳理、回顾和分析可为中国稀土科技未来发展提供借鉴。在串级萃取理论的发展历程中,最优化方程使稀土串级萃取工艺的优化设计不再无章可循,“一步放大”技术的建立大大缩短了稀土萃取分离工艺设计和参数调整周期、提高了工艺流程的灵活性,非恒定混合萃取比体系设计理论完成了对皂化、萃取、反萃取等全工序过程的模拟计算,也为重稀土萃取分离工艺的优化设计提供了指导,联动萃取分离工艺的应用使稀土分离过程的酸碱消耗显著降低,相应发展的流程设计理论解决了多组份萃取分离的理论消耗极限问题。近年来,包头混合型稀土矿转型-分离一体化工艺的工业应用获得良好经济和环保效益,进一步开展溶料-萃取-沉淀过程联动的全流程优化应存在较大降耗减排空间;中国稀土分离科技发展应规划重点解决基于过程自动控制的智能化生产和以零排放为目标的绿色化生产问题。