答辩题目

1、Na 皂、稀土皂的槽体模型；稀土皂有何优点？
答：(1) Na 皂、稀土皂的槽体模型：
(2) 稀土皂的优点：
① 通过稀土皂可除去Na +、Ca 2+、Mg 2+等杂质离子。

② 通过稀土皂可提高出口水相稀土浓度。

2、酸性络合萃取体系的特点？
答：(1) 萃取剂为有机弱酸。

如：P204、P507、RCOOH 等
(2) 被萃取的金属以阳离子形式被萃取。

如：RE3+、Fe3+
(3) 萃取机理为阳离子交换。

+++⇔+H HA RE HA RE O O 333223)()()()(3、年处理混合氧化稀土1000t ，含RE 2O 3为92％，酸溶收率95%，平均分子量152，料液浓度(M)=1.5 mol/L ，年工作日300天，归一化流比V S ：V F ：V W =7：1：0.5，计算实际流量V S ，V F ，V W (L/min)。

答：(1) 经过酸溶工序，每分钟进入萃取工序的稀土摩尔数为：
min /.%%mol M F 3113152
60243009592100010001000=×××××××= (2) 料液流量：min /...][L M M V F F F 8785
13113=== (3) 萃取液流量：min /..L V V F S 116287877=×=×=
(4) 洗液流量：min /....L V V F W 4448785050=×=×=
4、串级萃取理论有哪几个假设？
答：(1) 萃取体系组分假设
①对于两组份，只考虑易萃组分A 和南萃取组分B 的分离。

②对于三组分，只考虑易萃组分A 、难萃组分C 和中间组分B 的分离。

(2) 平均分离系数假设
、萃取段的平均分离因数−β洗涤段的平均分离因数‘
−β 若两者相差不大，令’ββ=，或取二者较小者，这样保险系数大。

(3) 恒定萃取比体系和恒定混合萃取比体系假设
假定萃取段和洗涤段的萃取比分别恒定。

(4) 恒定流比假设
假设萃取段和洗涤段各级有机相和水相的流比分别恒定。

(5) 进料级物料组成假设
①假定水相进料体系中，进料级水相的易萃组分A 和难萃组分B 的百分含量与他们在料
RO P O OH RO RO R
P O OH 204P 507P
液中的百分含量相同或接近。

②假定有机相进料体系中，进料级水相的易萃组分A和难萃组分B的百分含量与他们在
料液中的百分含量相同或接近。

5、用工艺框图说明有机进料时，三出口开在洗涤段的物料分布。

写出萃取段与洗涤段的物料平衡
关系式。

答：物料分布框图及物料平衡关系式如下图：
6、沉淀稀土所用试剂有哪几种？各有何优缺点？控制的条件有何不同？
答：(1) 沉淀剂有两种：草酸和碳铵
(2) 在沉淀工序中，中稀土富集物、铽富集物两产品采用草酸作为沉淀剂；
其余稀土产品用碳铵作为沉淀剂。

(3) 利用草酸作为沉淀剂，草酸：REO=1.6:1
利用碳铵作为沉淀剂，碳铵：REO=3:1
7、南方离子矿可分为哪几类？与国外矿相比，有何优势？
答：(1) 南方离子矿根据配分的差异，可分为三类：
①高钇重稀土型离子矿②中钇富铕型离子矿③轻稀土型离子矿
(2) 与国外矿相比，南方离子矿离子相稀土交换性能好、储量大、稀土配分全，价值高的稀土
元素含量高、放射性低、埋藏浅，易于开采等优势。

8、什么是萃取等温线和饱和容量？饱和容量有何用途？
答：(1) 萃取等温线：在一定温度下，萃取达到平衡时，有机相中金属浓度(M)与水相中金属浓度()之间的关系曲线。

M
(2) 萃取剂的饱和容量：单位体积的有机相中，金属离子的最大浓度，用(M)S表示。

(3) 饱和容量用途：①确定相比R ②确定萃合物组成
9、水相进料(M F=1)时，整个分馏萃取、萃取段、洗涤段的物料平衡关系式。

答：整个分馏萃取、萃取段、洗涤段的物料平衡关系式如下图：
10、酸性萃取体系中影响分离切割线移动的因素有哪些？
答：(1) 酸度的影响
① [H+]升高，界线向Z增大的方向移动，导致该萃入有机相的稀土元素萃不上，从而使水相
产品纯度下降，有机相产品收率下降。

② [H +]降低，界线向Z 减小的方向移动，导致不该萃的稀土元素被萃取进有机相，从而使
有机相纯度下降，水相产品收率下降。

(2) 相比或流比的影响
相比增大，意味着有机相萃取能力增大，界线向Z 减小的方向移动，从而导致有机相产品纯度下降，水相产品收率下降。

(3) 料液浓度的影响
料液浓度增大，界线向Z 增大的方向移动，导致该萃入有机相的稀土元素萃不上，从而使水相产品纯度下降，反之亦然。

(4) 料液组成的影响
易萃组分增加，界线向Z 减小小的方向移动，从而导致有机相产品纯度下降，水相产品收率下降。

11、已知：料液浓度(M)F =1.0，假定为水相进料，归一化流比V S ：V F ：V W =7：1：0.5，fa=fb=0.5，
PB 1=0.99，PAn+m=0.999，YB=YA=0.99，6=='ββ。

试计算(M)1、(M)n+m 。

答：(1) 令：
min /mol M F 1=(2) 料液流量：min /][L M M V F F F 11
1=== (3) 萃取液流量：min /L V V F S 7177=×=×=
(4) 洗液流量：min /...L V V F W 5015050=×=×=
(5) 有机相出口分数：495501
99099901990501111.....'=−+−+=−+−+=
+B m An B P P P fa fa (6) 洗涤量：min /..mol W K 249001
611190=−=−=β (7) L mol V V W M W F /...)(832705
0112490011=++=++= (8) L mol V fa M S m n /..')(0707
49550===+ 12、三出口工艺适合哪种情况？三出口工艺有哪几个分离指标？
答：分馏萃取三出口工艺是在一个分离流程中同时获得两个纯产品和一个富集物的萃取分离工艺，
可广泛应用于多组分串级萃取体系，特别适用于第三出口组分含量低。

价值高的稀土元素分离。

三出口工艺其纯度、收率指标共有6个：
① A 产品的纯度、收率：A R m An P + ② B 产品的纯度、收率：B BI R P P BI 或
③ C 产品的纯度、收率：
C C1R P 13、恒定混合萃取比体系有何特点？
答：(1) 除有机相出口级外，其余各级有机相中稀土浓度是恒定的，其值为萃取稀土的饱和容量。

(2) 除水相出口级外，萃取段和洗涤段的水相稀土浓度分别恒定。

(3) 萃取段和洗涤段平衡水相浓度，除水相和有机相出口级外都是恒定的。

14、什么是串级萃取工艺最优化？你认为S 、W 与串级萃取工艺最优化有何关系？
答：(1) 串级萃取工艺最优化就是在萃取器的总容积和日产量相同条件下，分离效果最好的工艺。

或者说，在萃取器和总容积(即级数乘以每级的容积)和分离效果相同的情况下，使日产量最大，生产单位产品的原料消耗最低的工艺。

(2) 最优化评价指标：。

S 或W 增加，实试剂耗量增加，成本增加，因此在达到
分离效果的条件下，S 或W 越小越好。

)(S R m n +⋅=15、N235萃取除Fe 的原理及基本关系式？
答：(1) 原理：在N235-HCl 萃取体系中，Fe 3+会与溶液中的氯离子形成络阴离子，该络阴离子很容
易被N235萃取，从而与其他元素分离。

(2) 基本关系式： −−+=+4
34FeCl Cl Fe
NHCl R HCl N R 33=+
−−−+=+Cl NHFeCl R FeCl NHCl R )()(4343
16、用工艺框图说明水相进料时，三出口开在萃取段的物料分布。

写出萃取段与洗涤段的物料平衡
关系式。

答：物料分布框图及物料平衡关系式如下图：
17、用N235进行稀土料液除Fe ，稀土浓度应高一些好，还是低一些好？为什么？
答：高一点好，因为Fe3+与Cl-形成，故需要Cl −4FeCl -浓度高一点好，从而稀土浓度高一点好。

18、环烷酸提钇的原理？
答：钇元素在环烷酸萃取体系中，萃取顺序位于La 之前，Dy 、D RE 随着平衡水相pH 值增大而增大，
Dy 比D RE 增长速度更慢，即Y RE /β随pH 值增大而增大，在高pH 值下，分离效果更好。

在任何pH 值下，Dy 最低，控制一定的萃取能力，使RE 萃入有机相，Y 留在水相，达到分离提取Y 的目的。

19、定量描述萃取平衡的重要参数有哪几个？分别代表什么含义？
答：(1) 分配比()：D Ca
Co D =，表示金属被萃取的程度。

(2) 分离系数(β)：B
A D D =β，表示两相萃取分离的难易程度。

(3) 萃取百分率()：q %%%1001100100×⋅+⋅=×+=×=R
D R D CaVa V C V C m m q O O O O F O ，表示萃取的量。

(4) 萃取比(
E )：R D CaVa V C m m E O O a O ⋅===，表示被萃取的程度。

(5) 萃取饱和容量(M )S ：单位体积的有机相中，金属离子的最大浓度。

20、用图表示两出口及三出口工艺中各组分在槽体各级中的分布曲线。

将两出口改为三出口要作哪
些工艺调整？
答：(1) 见《萃取冶金学》P176图7-5和图7-6
(2) 若将两出口改为三出口要增加流量和级数。

21、按有机相与水相的接触方式将串级萃取分为几类？各有何特点和适用范围？
答：(1) 分类：错流萃取、逆流萃取、分馏萃取
(2) 特点和使用范围：
① 错流萃取：只能得到一个纯产品，萃取剂耗量大，难萃组分B 的收率低，生产中应用不多，常用该方法分离杂质元素。

② 逆流萃取：该萃取方式只能得到一个纯产品并且达到纯度要求，但萃余液中B 的收率比较低。

③ 分馏萃取：可得到两头高纯度和高收率的产品。

22、萃取工艺过程经历哪几个阶段？各有什么作用？
答：(1) 萃取工艺过程一般经历萃取、洗涤、反萃三个阶段。

(2) 萃取作用：一是分离，即使多种金属元素之间相互分离；二是浓集，即使微量或少量的或
低浓度的金属化合物富集。

洗涤作用：一是使有机相产品纯度升高，二是水相产品收率提高。

反萃作用：一是有机相循环使用，二是有机相产品回收。

23、环烷酸提钇的皂化度是多少？为什么要控制一定的皂化度？
答：环烷酸提钇的皂化度90%左右，控制一定的皂化度目的是为了控制一定的水相pH 值，因为环
烷酸提钇存在主副两个反应：
+++=+433433NH REA RE A NH 主：+++=+H REA RE A 3333H 副：
这两个反应相互制约，使平衡达到一定的pH 值。

如果皂化度过低，则浓度降低，A NH 4A H 浓
度升高，对副反应有利，从而导致pH 值降低，而生产中环烷酸提钇工艺一般要求pH 维持在
4.6~4.8，所以要控制一定的皂化度。

24、怎样取优化系数K 值来选择最优化工艺？
答：如果两分组分离工序，则遵循节省试剂耗量和级数较少的原则，一般确定K=0.90的一组为最
优工艺参数，其余各道工序按R 值最小来选取最优化工艺。

若两组分非第一道工序则按R 值最小的一组来选取。

25、混合室与澄清室的体积分别如何确定？
答： 由V 混=(V F +V S +V W )×t 混根据混合室体积由混合时间和料液流量、萃取剂流量和洗液流量来确定；
澄清室体积按澄清时间，一般确定澄清室长度为混合室长度的2.5倍来确定体积。

26、为保持料液浓度和配分稳定？你采取了什么措施？
答：采用料槽兼计量及高位槽、配料及配酸用水贮槽兼高位槽及计量槽等设备精确控制。

27、在萃取操作时，如实测的有机相出口浓度(M)n+m=0.07，理论值(M)n+m=0.06mol/l 时，说明什
么问题？对产品质量有何影响？应如何调整流量？
答：说明萃取量偏小或洗涤量偏大，这样会导致有机相出口产品收率下降，应适当减小洗液量来或
增大萃取量来调整。

28、环烷酸提钇的有机相组成是什么？各部分各起什么作用？
答：有机相组成：20%HA+20%混合醇+60%煤油
各部分作用：①HA ：作为萃取剂 ②混合醇：作为改制剂 ③煤油：作为稀释剂
29、在萃取操作时，如实测的水相出口浓度(M)1=0.52mol/L ，理论值(M)1=0.6mol/L 时，说明什么问
题？对产品质量有何影响？应如何调整流量？
答：说明洗液流量偏小或萃取剂流量偏大，这样会导致水相出口产品纯度和收率下降，应适当增加
洗液流量来调整。

30、输液泵使用时考虑的因素有哪些？
答：输入泵使用时考虑的因素有：处理量、工作时间、扬程和功率等
31、按萃取机理与萃合物的性质分类，萃取体系可分为哪几类？
答：(1) 简单分子萃取体系 (2) 中性络合萃取体系 (3) 酸性络合萃取体系 (4) 离子缔合萃取体系
(5) 协同萃取体系 (6) 高温液-液萃取体系
32、什么是分馏萃取？萃取段、洗涤段各有什么作用？
答：带有洗涤段的逆流萃取叫分馏萃取，它由萃取段、洗涤段和进料级三部分组成。

萃取段作用：实现难萃组分和易萃组分的分离；
洗涤段作用：提高有机相出口产品的纯度和水相出口的收率。

33、什么是半萃取酸度？某萃取体系的PH 1/2=3.2，当PH=4.2时，D=？
答：(1) 由萃取平衡时，平衡常数可推导出：pH HA K D 332++=)lg(lg lg ，当10==D lg ，即D 对
应的酸度成为半萃取酸度常用PH 1/2表示，也称萃取一半金属时的酸度。

(2) PH 1/2=3.2 可知32332×−=+.)lg(lg HA K ，当PH=4.2时，)..(lg 23243−×=D ，则D=10334、写出P204、P507的结构简式，分析萃取能力的差异？
答：(1) 结构简式：
(2) 萃取能力差异：由于P 507比P 204少一个烷氧基(OR)多一个烷基，因为烷基的推电子效应，使
P 507的H +难以释放出来，即酸性比P 507弱，从而对金属的萃取能力也相对降低，生成萃合物的稳定性比P 204差，因而反萃取比P 204容易，克服了P 204萃取稀土反萃困难的缺点。

35、有哪些废水？各种废水如何处理？
答：稀土厂的废水很多，废水量及废水性质各异。

根据性质不同，分别采取相应措施。

(1) 草酸沉淀时得到pH=1～2的酸性废水，主要含H +和Cl -，C 2O 42-等处理方法是加石灰中和过
滤排放碳铵沉淀滤液以NH 4Cl 为主，呈中性，可直接排放。

(2) 有机相洗水：酸性较强pH=1，还含有少量的P 507和煤油有机物。

处理方法：经过油水分离
器后再放石灰中和过滤后排放。

(3) 冲洗地面的废水，呈酸性。

它可以先放入废水中和池中和后排放。

(4) 生活废水可直接排放。

36、纯水如何制备？
答：用离子交换法制取纯水。

37、除铁方法有哪些？你用哪种？为什么？
答：选用离子交换(717#阴树脂)或N 235萃取除铁。

此外筒需泵和贮槽等设施。

此处选择强碱性717#阴
离子交换树脂除Fe ，因为：
(1) 树脂淋洗塔占地面积比用N 235除Fe 槽占地少。

(2) 用717#树脂是全封闭的避免了酸雾的污染。

N 235萃取能力强用后反萃不容易，要用更强的反萃剂使工艺复杂化。

38、各工序厂房设计时考虑了哪些要求？
答：(1) 酸溶部分：酸溶罐周围地面最好是整个工序地面框梁，柱等应防腐，地面可用玻璃钢(或麻
石花岗岩)处理。

墙、柱等涂防腐漆或衬瓷砖。

(2) 萃取工序地面要求：考虑用水冲洗建议用玻璃钢地面或用水泥沙浆地面。

(3) 其余各层楼面采用混凝土地面。

(4) 各平面应设集液沟，地面向集液沟坡度2～3%，应作防腐处理。

其他各层楼应设滴漏子。

楼台向滴漏子的坡度1%。

(5) 各层楼面应考虑负荷。

(6) 有机料库反萃段应考虑防火。

39．车间配置过程设计中考虑的原则和要求？
答： (1) 必须满足工艺流程的要求，保证工艺过程的正常进行， 并为设备安装操作维修等创造必
要条件。

(2) 注意操作人员的卫生条件，注意酸雾，无味等有害气体，必须采取有效措施，使之达到允
许范围。

(3) 对同一作业或平行作业的设备配置最好相同，便于操作和管理。

(4) 因稀土冶炼工艺并未定型，因此配制设计时应留有余地，以便工艺和设备更新或扩大规模
以及改变产品的规格品种，不断生产畅销对路的产品。

(5) 合理选择物料的运输路线，使溶液输运管道最省，应尽量采用山坡地形的自流运输。

(6) 设计当中应注意操作人员安全，高于0.5～0.8m 的操作台或过道必须设置扶栏。

各主要设RO P
O
OH RO RO R P
O OH
204P 507P
备之间有空道。

40、锻烧设备有哪些？分别如何选择？
答：煅烧设备有：马弗炉或称电阻炉、隧道窑
对于处理量比较小的产品采用马弗炉或电阻炉，对于处理量比较大的产品采用隧道窑。

41．你所设计的稀土厂会产生哪些废气？各种废气如何处理？
答：稀土冶炼厂的废气主要有以下几种：
(1) 各种槽罐少量HCl气体及煤油雾，还有酸溶工序、配反液洗液时产生的盐酸酸雾等。

(2) 各种煅烧产生的CO2、H2O.
(3) 皂化时产生的氨气。

针对以上各种废气，采取以下的治理措施：各种槽罐应加盖密封并设有自然通风管。

酸溶罐和煅烧炉应采用机械抽水。

酸溶罐处最好设一个酸雾吸收器.。