模糊分離萃取技術(shù)的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)

楊潔　周菁　彭婧

摘 要：稀土分離萃取工藝是稀土生產(chǎn)過(guò)程中的關(guān)鍵過(guò)程，能夠?qū)崿F(xiàn)稀土元素的分離與提純，萃取分離效果直接關(guān)系著產(chǎn)品的質(zhì)量。模糊分離萃取技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了對(duì)傳統(tǒng)萃取工藝的優(yōu)化，為稀土企業(yè)帶來(lái)了更為顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：模糊分離萃取;稀土產(chǎn)業(yè);經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)

對(duì)于當(dāng)前國(guó)內(nèi)的萃取分離技術(shù)來(lái)說(shuō)，模糊分離萃取技術(shù)處于行業(yè)領(lǐng)先水平。該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)傳統(tǒng)萃取技術(shù)的發(fā)展與優(yōu)化，有效控制了生產(chǎn)過(guò)程中的酸堿消耗，降低生產(chǎn)成本，同時(shí)還能夠獲得良好的分離效果，得到高純產(chǎn)品，是具有很高應(yīng)用價(jià)值的稀土分離技術(shù)。

1.模糊分離萃取技術(shù)概述

在稀土生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)用萃取分離技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)不同稀土的分離提純，該技術(shù)的理論支持可追溯到上世紀(jì)60年代，到上世紀(jì)90年代以徐光憲所確立的串級(jí)萃取理論為基礎(chǔ)的模糊分離萃取技術(shù)開(kāi)始受到稀土行業(yè)的重視。對(duì)比傳統(tǒng)萃取技術(shù)，模糊分離萃取技術(shù)改變了稀土走向。

如圖1所示，A、B和C表示稀土中的任意組分配比，在實(shí)際生產(chǎn)中要料液與產(chǎn)品的要求為準(zhǔn)。該分離過(guò)程可分為兩層，第一層為A/C分離，第二層為A/B、B/C分離。受分離系數(shù)影響，A/C分離只需要實(shí)現(xiàn)粗分離，因此不需要過(guò)多的反應(yīng)級(jí)數(shù)，分離后要保證A與C不共存，而B(niǎo)所在相則無(wú)需考慮。第二層分離是以A/C分離段的粗分離為基礎(chǔ)，在第二層分離過(guò)程中需要通過(guò)級(jí)數(shù)的增加實(shí)現(xiàn)稀土元素的精細(xì)分離，得到企業(yè)所需要的高純度單一產(chǎn)品A、B、C。

2.模糊萃取分離的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)

2.1分離效果良好

在模糊分離萃取技術(shù)中應(yīng)用了萃取和洗液、反液共用技術(shù)，與傳統(tǒng)萃取工藝相比能夠?qū)崿F(xiàn)更多次數(shù)的萃取交換，在很大程度上提升了萃取分離效果。萃取分離得到的產(chǎn)品純度與分離效果正向相關(guān)，最終產(chǎn)品質(zhì)量因此得到提升。

2.2生產(chǎn)過(guò)程易于控制

模糊分離萃取工藝中水相出口僅有少量余酸，不需要消耗堿液對(duì)其中和，加之稀土濃度高可直接進(jìn)入下一層的萃取分離段，這就實(shí)現(xiàn)了本層萃取槽體積的縮小。與傳統(tǒng)萃取工藝相比，模糊分離萃取工藝水相出口稀土濃度提高了60%，下一層的萃取分離槽體積同樣可以減小。

2.3生產(chǎn)投資少

萃取工藝需要在符合工藝要求的萃取槽體中進(jìn)行，由上文可知模糊分離萃取技術(shù)的應(yīng)用能夠縮小槽體體積，減少生產(chǎn)投資。首先，槽體體積減小能夠減少一定的土建工程費(fèi)用;其次，槽體體積減小能夠減少材料費(fèi)用，最終實(shí)現(xiàn)槽體建設(shè)費(fèi)用與總投資的節(jié)省。

3.模糊萃取分離技術(shù)的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)

3.1 降低酸堿消耗

以包頭白云鄂博稀土礦為例，模糊分離萃取技術(shù)較傳統(tǒng)萃取工藝能夠?qū)崿F(xiàn)30%的酸堿節(jié)約。應(yīng)用模糊分離萃取技術(shù)能夠明顯降低總萃取量與總洗滌量，進(jìn)而減少萃取過(guò)程中堿液消耗，對(duì)應(yīng)的洗滌酸量同樣降低，實(shí)現(xiàn)原輔材料消耗的合理控制。該技術(shù)之所以能夠降低單耗，是因?yàn)槟：蛛x所針對(duì)的為間隔元素圈粉力，例如常見(jiàn)的模糊分離鈰，就是針對(duì)鑭與鐠進(jìn)行的全分離。鐠、鑭之間的分離系數(shù)為12，遠(yuǎn)大于相鄰元素之間的分離系數(shù)，因此所需要的萃取劑較少，配套的酸堿單耗同樣降低。在分離稀土元素的最后一個(gè)分離層中，模糊萃取利用稀土進(jìn)行稀土的洗滌，進(jìn)一步純化中間元素，再次實(shí)現(xiàn)萃取劑消耗的減少。生產(chǎn)過(guò)程中酸堿單耗的降低，積極促進(jìn)了稀土生產(chǎn)成本的降低。

3.2 降低新水消耗與廢水排放量

以包頭稀土礦為例，應(yīng)用模糊分離萃取技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)水消耗與排放量的降低，降幅接近50%。萃取生產(chǎn)中用水量與萃取劑的用量成正相關(guān)，而模糊分離萃取技術(shù)所需要的萃取劑量較小，因此用水量也隨之減少;而排水量減少則是由于酸、堿、水用量的降低。如今我們所面臨的環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)峻，水又是人類生存不可或缺的資源，控制生產(chǎn)用水量與廢水排放量對(duì)水資源保護(hù)有著重要意義。應(yīng)用模糊分離萃取技術(shù)不僅能夠節(jié)約經(jīng)濟(jì)成本，還能夠獲得良好的社會(huì)效益。

3.3 減少萃取生產(chǎn)中的壓槽量

以包頭礦的萃取分離過(guò)程為例，模糊萃取分離技術(shù)在壓槽量上較傳統(tǒng)萃取工藝有大幅減少。首先，對(duì)于總有機(jī)壓槽量來(lái)說(shuō)，對(duì)比傳統(tǒng)工藝模糊萃取實(shí)現(xiàn)了30%的節(jié)約量;其次，對(duì)于總稀土壓槽量來(lái)說(shuō)，對(duì)比傳統(tǒng)工藝模糊萃取實(shí)現(xiàn)了約60%的節(jié)約量。通過(guò)降低壓槽量能夠?qū)崿F(xiàn)固定資產(chǎn)投資與生產(chǎn)所需資金的雙重減少，從而實(shí)現(xiàn)資金使用效率的提升，有效控制生產(chǎn)成本。

3.4 降低萃取生產(chǎn)過(guò)程中的耗電量

以包頭礦的萃取分離過(guò)程為例，通過(guò)統(tǒng)計(jì)該生產(chǎn)流程采用不同萃取工藝的年耗電量可知，在萃取生產(chǎn)的年度電量使用情況上，模糊分離技術(shù)所需電耗遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)萃取工藝，按照全年生產(chǎn)300天計(jì)算可以實(shí)現(xiàn)60%的電耗節(jié)約量。從稀土產(chǎn)業(yè)的自身特點(diǎn)來(lái)說(shuō)，萃取分離在整體生產(chǎn)過(guò)程中屬于高能耗流程。如果能夠?qū)ζ溆秒娏窟M(jìn)行有效降低，將會(huì)對(duì)生產(chǎn)成本的節(jié)約起到促進(jìn)作用，同時(shí)還有助于節(jié)能減排工作的推進(jìn)，控制溫室氣體排放。

3.5 降低固定資產(chǎn)投資與運(yùn)營(yíng)成本

對(duì)于同樣以包頭礦為原料的分離萃取工藝來(lái)說(shuō)，固定資產(chǎn)投資與運(yùn)營(yíng)成本都會(huì)較傳統(tǒng)工藝有大幅降低。由于模糊萃取分離技術(shù)所需要的酸堿用量、水用量、電耗量等都低于傳統(tǒng)工藝，在做成本評(píng)價(jià)時(shí)，應(yīng)當(dāng)綜合分析各項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行運(yùn)營(yíng)成本對(duì)比。表1為稀土萃取模糊工藝的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)與傳統(tǒng)工藝的對(duì)比。對(duì)比傳統(tǒng)工藝，模糊萃取的運(yùn)營(yíng)成本能夠節(jié)約40%，具有顯著優(yōu)勢(shì)。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，模糊分離萃取技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)萃取技術(shù)的替代實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)工藝的優(yōu)化，在經(jīng)濟(jì)層面更是具有顯著優(yōu)勢(shì)。通過(guò)大量試驗(yàn)表明，模糊分離能夠降低酸堿用量，減少?gòu)U水排放量，降低生產(chǎn)能耗量等，實(shí)現(xiàn)綜合效益的提升。

參考文獻(xiàn)

[1]廖春生，程福祥，吳聲，等.串級(jí)萃取理論的發(fā)展歷程及最新進(jìn)展[J].中國(guó)稀土學(xué)報(bào)，2017，35（1）.

[2]韓旗英.輕稀土萃取分離工藝技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)[J].中國(guó)稀土學(xué)報(bào)，2013，31（4）.