[00291723]联动萃取分离工艺优化与设计

我国是世界上稀土资源最丰富的国家，稀土储量和产量均居世界首位。目前产量占全球需要量的85%以上。主要的稀土资源为以包头和四川为代表的北方矿和以江西等南方五省为代表的南方矿。北方矿中稀土元素以镧、铈、镨、钕等轻稀土为主，南方矿以中重稀土为主。在工业应用中，稀土原料经过前处理工艺，去除其中的非稀土杂质，得到混合稀土原料，再经萃取分离工艺，得到单一高纯稀土原料，经过沉淀、灼烧、电解、还原等后处理工艺，最终得到满足实际需要的稀土金属、氧化物及盐类等产品。 目前，世界的稀土生产主要集中在中国，从上游的矿石采选到下游的金属冶炼，国内已有稀土企业近千家，形成了年产十万吨以上的高纯稀土原料的产业规模。较多的稀土企业和相对较小的单体规模，决定了稀土企业没有足够的精力和财力投入相关工艺技术的研发和改造。随着国家发展对于节能降耗和环保要求的提高，对低消耗、低污染的绿色生产技术的需求也将不断增加。 由于稀土元素间化学性质接近，使得元素间的分离较为困难。经多年工业实践，目前我国的稀土萃取分离工艺中以P507，P204等萃取剂为主。在使用时，萃取剂首先要采用液碱（氢氧化钠溶液）或氨水进行皂化，然后皂化萃取剂与稀土溶液进行萃取反应，生成负载稀土的萃取剂和氨（钠）盐溶液，负载稀土的萃剂在多级萃取设备中进行稀土交换纯化后，经酸反萃后得到水相稀土料液。皂化中使用的碱和反萃、洗涤使用的酸是萃取分离过程的主要消耗。 传统萃取分离工艺中，一次皂化的有机相，经一段分离工艺后即需要反萃再生以循环使用，使得萃取分离的酸碱消耗较高。联动萃取分离工艺采用适当的方式，使得一次皂化的有机相经多段分离工艺后多次使用，从而提高了有机相的使用效率。 以三组份体系A/B/C分离为例，传统方式可先做AB/C分离，然后进行A/B分离，有机相需进行两次皂化/反萃。采取联动工艺，则可采用负载A和B的有机相先进行AB/BC分离，在A/B分离过程中得到的含B有机相再用来进行B/C分离。这样，一次皂化的有机相可同时实现A/B和B/C两次分离，达到了节约酸碱消耗的目的。 根据徐光宪先生的串级萃取理论，我们开发了适合于稀土分离全流程仿真和流程设计的联动萃取稀土分离工艺仿真及优化设计软件。可对不同矿种，不同配分的原料设计最优化的联动萃取分离流程。