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1、萃取分离工艺参数设计最优化串级萃取工艺设计1、确定原料和处理能力根据市场需求现状和发展趋势、本地稀土资源状况和开采能力、企业投资和融 资能力大小等因素，确定稀土生产线的原料来源、基本配份、年处理能力。2、确定产品方案产品品种和规格要符合主流要求， 适销对路，既不要盲目求高而增加分离难 度和成本，又不能没有市场竞争能力而遭淘汰。3、确定分离工艺流程稀土分离时往往按“四分组”效应首先将原料分为轻、中、重稀土富集物。分组的切割位置通常选择边界元素间分离系数(或等效分离系数)较大、并保持 易萃取组分比例均衡，同时兼顾产品要求、设备条件、工艺衔接、操作稳定性和 可行性等因素，以降低生产成本、提高流程的稳
2、定性。(1)工艺采用了具有世界先进水平分离提纯技术，确保产品质量稳定，纯 度较高。(2)工艺流程在实施过程中容易控制，比较灵活，可以根据市场的不同需 求，生产不同规格的产品，充槽投资较省，化工辅料消耗降低，有利于降低产品 成本。(3)整个工艺流程较短，可连续化操作，稀土机械损失少，稀土的总收率Mi。(4)实现产品“系列化” “高纯化” “单一化” “规模化”，经济指标较好， 市场适应能力较强。4、最优化审级萃取工艺设计4.1确定萃取体系和测定分离系数B针对要分离的问题，选择一个合适的萃取体系，进行单级试验，确定最适宜 的有机相配比、皂化度、料液和洗液的浓度和酸度等。测定萃取段和洗涤段的平 均分
3、离系数和 。EaEb(1)EaEb(2)若和值相差不大，通常采用数值较小的值进行计算。4.2确定分离指标根据料液组成，确定分离切割线位置，确定易萃组分A和难萃组分B, fB为料液中组分B的摩尔分数，fA 1 fB为料液中组分A的摩尔分数。根据市场需求确定产品分离指标，若 A为主要产品，规定其纯度收率为Ya ,则A的纯化倍数和B的纯化倍数为:baOrt(3)(4)出口水相B的纯度电和A的纯度PA1为:bfBfA bfB(5)(6)出口有机相和出口水相分数fA和fB :PAnmfB1 fA(8)若B为主要产品，规定其纯度为PB1 ,回收率为Yb,则:PB1(1PB)fBfA(9)b Ybb(1 Y
4、b)(10)aPAnma A(11)afA fBPBnm 1 PAnm(12)fB萼(13)PB1fA 1 fB(14)若A、B都为主要产品，则A、B产品纯度分别规定为pAnm和Pbi ,则:Ya 1YbbBb(a 1)ab 1fBFbYbPb1(15)(16)(17)(18)(19)fA 1 fB(20)4.3确定最优萃取比、萃取量和洗涤量首先根据工艺要求，确定由水相进料或有机相进料。多数情况下将料液配成 水溶液，由水相进料较方便。但在多元素萃取分离时，第一审级萃取分离B、C, 出口有机相含A、B,送入第二审级萃取分离 A、B第二审级萃取的料液为第一 用级萃取的出口有机相，第二审级萃取为有机
5、相进料。(1)用最优化方程确定最优萃取比EM、EM和萃取量S和洗涤液量W通常优化的EM和EM值可按水相进料或有机相进料及水相出口分数 fB的大 小分四种情况。水相进料若fB则应由萃取段控制:1(21)EMfBEm/a(22)S Em M1 Em fB1 Em1 Em(23)W S M n m S fA(24)则应由洗涤段控制:(25)S和W同上;有机相进料若fBEm f aEmEf则应由萃取段控制:Em(26)(27)Em(31)(28)1 Em fAfBEm1 EfB(29)(30)W S 1fA S fB若fB则应由洗涤段控制:1 Em fBfA(32)(42)S和w同上(2)由极值公式确
6、定Em、Em和S、W水相进料有机相进料1W,1 k 0S W fAEmEm1k-1,1(33)(34)(35)(36)(37)EmEmS fB(38)(39)(40)般条件下，k值可选0.7进行工艺参数计算，也可选用若干看值进行计算,比较后选取最经济的方案。4.4确定级数n和m级数计算的精确公式上是(41)log bPAPAn -2.303log log EmPa1. log a cos PbPBnmm 1 2.303log -=-logEmPb PBn式中Em1(1 Em) Em %r ( Em i)(i em)(dp?1)PBnmEm (1)(Em 1)PBnm当Pa或PBnm很小时，Pa和Pb可用下列简化式计算PaEm 11Pbe 1EM1(43)(44)(45)(46)4.5流比的确定上述S和W是以M f为基准计算的，Cf为料液中混合稀土浓度mol / L 或g/L),Cs为有机相中稀土浓度( mol/L或g/L), CW为洗涤剂中盐酸浓度(mol/L),则MF 1mmol/min时，每分钟料液体积为VF和有机相体积Vs和洗涤剂体积Vw分别为：(47)(48)(49)1.Vs :VwvTvFVfVWM-Cfml / minml / minml/minVf ：Vs :Vw称其为流比，其比值为Vf ：Vs :Vw