论文部分内容阅读
溶剂萃取作为湿法冶金过程化工操作单元之一,已经有五十多年历史了。随着萃取技术在工业上的广泛应用,人们已开发了相当数量的萃取工艺和应用流程用于分离金属及其它组份。工艺流程的设计是基于以下几个方面:萃取剂的选择、与动力学相关的传质特性、平衡级数、连续相的影响、传质所需剪切类型、可能形成的稳定乳状液、沉淀、残渣、适合工艺的接触器的选择、可操作性、自动化控制等。因此通过对溶剂萃取动力学的研究,不仅能够更深入地了解萃取过程的机制,而且在设计、放大或改进萃取设备时,研究和掌握有关萃取过程的动力学规律也有十分重要的意义。
针对目前稀土湿法冶金存在钍放射性废渣对环境污染的问题,03年7-11月,中科院长春应化所与包钢稀土高科公司合作完成了“2400吨/年包头稀土精矿清洁冶金工程”工业试验。之后,04-05年7月中科院长春应化所在四川方兴稀土公司完成了“4000吨/年攀西氟碳铈矿钍、氟、稀土分离流程的产业化示范工程”,笔者有幸参与了上述两大产业化工程的实施。本论文就在产业化实施中所解决的一些问题及清洁冶金中的萃取动力学进行了分析和研究,具体的研究内容如下:
1)稀土清洁冶金工程
产业化工程实施涉及工艺走向是否合理,联动试车,调试设备等诸多内容。
2)用层流恒界面池对伯胺N1923在硫酸体系萃取Th(IV)的动力学进行了研究,通过测定各种萃取条件对萃取速率的影响,获得了萃取速率方程。发现了伯胺N1923萃取Th(IV)属动力学控制的界面化学反应。
3)用层流恒界面池研究了伯胺N1923萃取Ce(IV)动力学,考察了搅拌速度、温度、各种物种浓度等因素对萃取速率的影响,推导出了反应机理。此外,还讨论了界面超量与萃取速率的关系,验证了所提出的机理的正确性。
4)用Sigma701界面张力仪研究了伯胺N1923的界面活性,考察了各种条件对N1923界面张力的影响,运用Gibbs,Szyszkowsi等多种吸附方程式进行了数据处理。证实了伯胺N1923具有很强的界面活性,进一步支持了伯胺N1923萃取Th(IV)动力学的实验结果一界面反应机理。