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成果名称：稀土串级萃取联动工艺设计及控制方法
申请单位：北京大学
成果编号：鉴字[教NP2004]第017号
鉴定日期：2005年1月8日
学 科：3、化学；12、化工轻纺；16、材料
成果简介：
本成果来源于首批973项目“国家重点基础研究发展规划”中“稀土功能材料的基础研究”。成果的关键在于对现有分离流程中不同工艺段的负载有机相进行适当连通和复式使用，旨在充分利用串级萃取过程中稀土及酸碱平衡的交换作用，提高负载有机相的萃取效率，降低酸碱等化工材料消耗和废水产生，提高分离流程效率。本成果以徐光宪院士所提出的串级萃取理论为基础，将理论方法进行了拓展，建立了相应的静态工艺参数设计及动态仿真计算程序，解决了稀土串级萃取联动工艺的优化设计和控制问题，所形成的计算和设计方法已进行了软件设计保护。获得的工艺设计及控制方法在经过动态仿真试验验证后，以“一步放大”方式已应用于国内部分稀土企业。实施结果表明，该成果的应用可使酸碱消耗和废水的排放均降低25%以上，且流程的产能可增加20%以上。
我国日益重视稀土分离过程的高效、低耗和低排放，更加注重稀土生产的环境效益。本成果在稀土分离生产的高效、绿色化设计和控制方面作了有益尝试，在理论和实践两方面均取得了明显进展。本成果发展了串级萃取理论的设计方法和计算能力，针对稀土分离过程多组分、多输入、多输出、大滞后和非线性的体系特点，采用新的萃取和物料平衡算法，借鉴神经网络法和树形结构搜索方法，对我国主要原料的稀土分离流程及工艺进行了全面优化，系统地比较了不同流程的技术经济指标；同时完善了计算机动态仿真方法，实现了稀土萃取分离过程的逼真模拟。在此基础上，提出了联动工艺模式及其设计和控制方法，将串级萃取过程中占主要流通量的负载有机相进行优化连通、复式使用，降低了生产过程的酸碱消耗和污染排放。研究结果应用于轻稀土和中重稀土萃取生产，使酸碱单耗降低26~40%，大大减少了相应的废水排放，在高效分离的前提下环保效应显著。
本成果可应用于稀土湿法冶金领域，对稀土湿法冶金流程的设计、改造和控制具有普适性，在相关研究和应用领域具有国际领先水平。联动萃取流程也因其适用面广、操作简单，对现有工艺的改造成本低而具有广泛的推广价值，不仅具有显著的经济效益，也能对推进我国稀土分离生产的“绿色化”起到重要作用。本成果可应用于我国稀土萃取分离流程的新建和改造中。若对现有流程进行改造，只需对流程的物料输送管线及其连接进行调整，无须进行萃取槽和前、后处理工艺的重新设计，因此改造容易、成本低，改造过程中不会对现有产品的质量产生负面影响，推广和应用前景广泛。
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