数学模拟法优化设计氨化体系稀土分离工艺

应用数学模拟法对氨化环烷酸体系分离钇与镧系元素的萃到过程及氨化P_(507)体系分离稀土元素的萃取过程分别进行了优化工艺设计。采用复合形优化法，在进料浓度和进料量一定的情况下，选取 Q = (N · Zo · VOE)/(x(1, 1)·VAE)为目标函数。选取N、NF、Zo、VOE、Hw和VAW为六个优化参数，选取二出口产品的纯度和收率为约束条件。首先对氨化环烷酸体系分离Y与镧系元素（Nd）的串级萃取过程进行了优化工艺设计。优化设计中所用的串级计算采用了占计算机内存较小的求解稀疏矩阵的方法。在满足出口产品Y的纯度不小于99.98%的情况下，得到了一组优化工艺参数和该优化工艺条件下的各级二相数据。并与已有实验结果进行了对比，论证了其合理性。其次，将逐级计算法引入了优化设计过程，对氨化环烷酸体系分离Y与Nd的过程再次进行了计算，并与矩阵法结果作了对比，认为逐级计算法可以与优化方法结合设计工艺。用此方法对氨化环烷酸体系分离Y与Nd，Er的串级萃取过程进行了优化工艺设计，在满足出口产品Y纯度≥99.99%的情况下，得到了一组优化工艺参数，同时给出了优化工艺条件下的各级二相数据，对比已有实验，结果比较满意。利用所提出的方法对文献报道的从江西矿分离高纯Y的实际过程进行了计算，所得的结果与串级理论设计出的结果比较接近。由于文献已进行了实验验证，故可以认为本文所得的结果基本可靠。最后，在分析了氨化P_(507)体系萃取稀土元素的特点以后，提出了逐级计算法与复合优化法相结合来优化工艺参数。在水相出口级、进料级、有机相出口级建立单级分配模型，采用所建立的模型和方法对氨化P_(507)体系分离Nd, Sm的串级萃取过程进行了优化工艺设计，得到了一组优化参数及优化工艺下的二相各级各组分浓度，并在优化的工艺条件下做了验证实验，实验结果与计算结果基本吻合。