硅、铁对皂化P507萃取稀土过程的影响

论文摘要

皂化P507-煤油-REC13体系是目前分离稀土元素的主要体系,在我国乃至世界上占有非常重要的地位,但是在稀土萃取过程中,由于乳化物的产生严重影响了生产过程的连续进行,导致生产效率降低、生产成本升高、分离产品质量波动,造成的各项综合损失达几千万元。非稀土杂质Fe3+、Al3+、Si4+、F-是引起乳化的主要因素,因此,需要针对不同稀土料液和非稀土杂质的特点,分析其在萃取过程中的物理、化学行为和产生乳化的机理,寻找乳化的真实原因,采取有效的措施防止乳化物的生成。本论文在铝对皂化P507萃取稀土影响的研究基础上,主要研究了含有硅、铁料液的酸度、金属离子浓度及萃取温度对皂化P507萃取硅、铁的影响；有机相中硅、铝硅及铁的负载量对有机相萃取稀土过程的影响,其目的是探索硅、硅铝及铁对P507萃取稀土过程的影响机理,为工业生产中控制乳化的产生和消除乳化提供理论依据。用皂化P507萃取硅的实验表明：有机相中的硅含量随着料液中硅浓度、温度的提高和pH值的增加变化不大,最大量仅为0.35g/L；硅同时分布在有机相和水相中,且有机相中硅难以用盐酸除去。偏光显微镜显示：料液硅浓度小于0.2g/L时,水相出现浑浊的现象是水相中形成O/W的微乳液所致；料液硅浓度大于1g/L时,有机相出现浑浊现象是形成W/O的微乳液所致。进一步的红外光谱研究表明：硅主要通过W/O的微乳液“夹带”的形式进入有机相中；硅、铝同时存在于有机相中时,铝在有机相中的负载量对稀土萃取量的影响远大于硅,硅的存在会加重铝在有机相中的乳化,有机相中的铝可用盐酸反萃除去,而硅则难以除去。皂化P507萃取铁的实验表明：铁的萃取量随着料液酸度的降低、铁浓度的增大和萃取温度的升高而增大,最高可达到14.4383g/L；铁离子在高酸度下,依然能被萃取；萃入有机相中的铁可以用盐酸反萃除去。偏光显微镜观察萃取铁后的水相和有机相中发现：两相中均匀分布着棒状的铁的高聚物,随铁高聚物的增加,两相的乳化加重。进一步的红外光谱研究说明：皂化P507萃取铁的过程属于阳离子交换和溶剂化双重机理；有机相中铁的负载量对稀土萃取量影响很大,且优先稀土萃取,其结果将造成稀土的萃取量降低,使有机相混浊。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 稀土元素及应用
• 1.2 稀土资源
• 1.3 稀土元素分离方法概述
• 1.3.1 分级结晶法和分步沉淀法
• 1.3.2 离子交换法
• 1.3.3 化学气相传输法（CVT）
• 1.3.4 氧化还原法
• 1.3.5 萃取色层法
• 1.3.6 乳状液-中空纤维膜萃取
• 1.3.7 溶剂萃取法
• 1.4 乳化对稀土萃取过程的影响
• 1.4.1 非稀土杂质对稀土萃取过程的影响
• 1.4.2 稀土萃取中的微乳体系的形成
• 1.5 研究意义及研究内容
• 第二章 实验研究方法
• 2.1 原料及试剂
• 2.2 实验器材及设备
• 2.3 实验分析方法
• 2.3.1 实验方法
• 2.3.2 化学分析方法
• 2.3.3 偏光显微图片观察的分析方法
• 2.3.4 红外光谱分析方法
• 第三章 硅对皂化P507萃取稀土及乳化的影响
• 3.1 硅在水溶液中的行为
• 3.1.1 溶液中硅的存在形态
• 3.1.2 硅水解聚合的电位滴定曲线分析
• 3.2 皂化P507对硅的负载量的研究
• 3.2.1 酸度对有机相负载量的影响
• 3.2.2 温度对负载量的影响
• 3.2.3 料液硅浓度对负载量的影响
• 3.3 硅在皂化P507体系中的乳化现象
• 3.4 负载硅有机相的反萃实验
• 3.5 皂化P507负载硅及乳化的机理
• 3.5.1 料液硅酸度不同时有机相的红外光谱分析
• 3.5.2 温度不同时有机相的红外光谱分析
• 3.5.3 料液硅浓度不同时有机相的红外光谱分析
• 3.5.4 有机相负载硅及乳化机理的进一步研究
• 3.6 硅对皂化P507萃取稀土及乳化的影响
• 3.6.1 有机相负载硅对稀土萃取量的影响
• 3.6.2 硅对皂化P507萃取稀土的机理及乳化的研究
• 3.7 硅、铝的同时存在对皂化P507萃取稀土及乳化的影响
• 3.7.1 有机相负载硅、铝对稀土萃取量的影响
• 3.7.2 萃取过程中有机相、水相的乳化现象
• 3.7.3 硅、铝的负载对皂化P507萃取稀土机理及乳化的影响
• 3.8 消除硅产生乳化的建议
• 3.9 本章小结
• 第四章 铁对皂化P507萃取稀土及乳化的影响
• 4.1 Fe在水溶液中的行为
• 4.1.1 溶液中Fe的形态
• 4.1.2 溶液中硅和铝的存在对Fe形态的影响
• 4.2 皂化P507萃取铁过程中的萃取容量
• 4.2.1 酸度对铁萃取容量的影响
• 4.2.2 萃取温度对铁萃取容量的影响
• 4.2.3 料液浓度对铁萃取容量的影响
• 4.3 皂化P507萃取铁过程中的分配比和萃取率
• 4.3.1 料液酸度对铁的分配比和萃取率的影响
• 4.3.2 萃取温度对铁的分配比和萃取率的影响
• 4.3.3 料液浓度对铁的分配比和萃取率的影响
• 4.4 皂化P507负载铁有机相反萃过程的研究
• 4.5 皂化P507萃取铁的过程中的乳化现象
• 4.6 皂化P507萃取铁的机理及乳化的研究
• 4.6.1 萃取不同酸度铁溶液的有机相红外光谱分析
• 4.6.2 不同萃取温度时铁的有机相红外光谱分析
• 4.6.3 萃取不同浓度铁的有机相红外光谱分析
• 4.6.4 未皂化P507萃取铁的有机相红外光谱分析
• 4.6.5 负载铁的皂化P507有机相反萃机理
• 4.7 有机相负载铁对稀土萃取量的影响
• 4.8 负载铁的有机相萃取稀土及乳化的机理
• 4.9 铁产生乳化的消除措施
• 4.10 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢