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本论文研究了从硝酸溶液中萃取回收Ce(Ⅳ)和F(Ⅰ),研究内容主要分为两大部分,第一部分研究了包头稀土矿氧化焙烧矿硝酸浸出过程,计算了浸出动力学方程;第二部分研究了不同的中性磷(膦)萃取剂对硝酸体系Ce(Ⅳ)的萃取,并根据硝酸体系的特点,与上海有机所合作不断对萃取剂的结构进行改进,以获得最佳的萃取性能。具体的研究内容如下:1.研究了包头稀土矿氧化焙烧过程,通过热重-质谱联用、XRD等手段研究了氧化焙烧过程发生的反应。并通过对酸浸前后样品的XRD和SEM-EDS分析,得到了浸出过程的反应方程式。接着研究了硝酸浸出包头稀土矿焙烧矿的动力学,通过对浸出温度、HNO3浓度、液固比(L/S)和搅拌速度对稀土浸出的影响的研究,模拟了硝酸浸出过程的动力学,计算了浸出动力学方程。2.研究了传统商业萃取剂Cyanex923从硝酸溶液中萃取回收Ce(Ⅳ)和Ce(Ⅳ)-F(Ⅰ)。通过对萃取过程中的HNO3浓度、Cyanex923浓度、F浓度、盐析剂浓度和温度等对Ce(Ⅳ)和F(Ⅰ)萃取的影响的研究。分别研究了 Cyanex923对HNO3、Ce(Ⅳ)和Ce(Ⅳ)-F的萃取,得到了萃合物组成分别为HNO3·Cyanex923,Ce(NO3)4·2Cyanex923 and Ce(HF)(NO3)2·Cyanex923。通过红外光谱对萃取机理进行了研究,表明NoV在萃合物中是双齿配体。采用还原反萃制备了 CeF3纳米粒子,并与H2SO4体系中制备的CeF3纳米粒子进行比较。结果表明,在HNO3体系中得到的CeF3杂质含量较低,且可通过简单焙烧去除。与硫酸体系相比,硝酸体系具有更强的萃取能力、更高的饱和容量和更高纯度的CeF3。3.在萃取剂DEHEHP的基础上合成了新萃取剂2-乙基已基双(2-乙基己基)膦酸酯(EHBEHP),用于改善DEHEHP的低萃取能力和低饱和容量。通过对各因素的影响的研究,利用斜率法和红外光谱分别得到了 EHBEHP萃取HNO3.Ce(Ⅳ)和Ce(Ⅳ)-F(Ⅰ)的机理。并对比了 EHBEHP与DEHEHP的萃取能力和饱和容量,证明了萃取剂EHBEHP与DEHEHP相比具有更强的萃取能力和更高的饱和容量。4.在萃取剂Cyanex923的基础上合成了新萃取剂三-(二乙基己基)氧化膦(TEHPO),用于改善Cyanex923在硝酸体系的界面现象和提高其饱和容量。通过对各因素的影响的研究,利用斜率法、红外光谱和电喷雾质谱得到了 TEHPO萃取HNO3和Ce(Ⅳ)的机理,发现THHPO在硝酸体系能够定量萃取Ce(Ⅳ)。并对比了 TEHPO与Cyanex923在硝酸体系对Ce(Ⅳ)的萃取能力、饱和容量和界面现象,结果表明TEHPO的萃取能力略强于Cyanex923,并具有比Cyanex923更高的饱和容量和更好的界面现象。以上结论说明TEHPO更适用于HNO3体系中Ce(Ⅳ)的萃取。