我国稀土资源十分丰富,储量和产量均居世界第一,稀土元素广泛地应用到各个领域,素有“工业维生素”的美称,已成为极其重要的战略资源。稀土分离企业中通常使用的溶剂萃取法是从混合稀土共生矿中分离提取出单一稀土元素,为得到较高纯度的稀土产品,稀土萃取工业需要使用多级混合澄清槽对稀土料液进行逐级萃取,分别从水相出口和有机相出口得到高纯度、高收率的难萃和易萃的稀土产品。稀土分离企业开发新工艺,以及现有稀土萃取过程的工艺流程重组和工艺参数再优化时,需要确定稀土串级萃取流程最优化的工艺参数。在串级萃取理论的基础上,经过众多专家的不懈努力,我国的稀土分离工艺的设计和生产取得了很大的成就,但同时仍然存在着一系列问题,如当开发新工艺时,通常采用小型模型试验来确定工艺参数的方法,造成人力、物力极大浪费;当生产过程工况发生改变时,仍然需要凭借工人经验进行调节萃取剂、洗涤剂流量等工艺参数,导致出口产品质量不稳定,已经成为制约我国稀土工业发展的瓶颈。本文在基于相对分离系数理论建立的机理模型的基础上,考虑萃取槽的萃取效率,引入分离系数的校正值,实现对稀土萃取机理模型的扩充,并结合工业现场实际工况,研究了多组分两出口体系稀土串级萃取流程优化设计,建立了稀土串级萃取流程优化设计系统,实现稀土萃取流程的最优工艺参数设计和流程的模拟仿真。具体研究内容如下:1、对串级萃取流程工艺进行描述,并分析稀土萃取分离过程的机理模型,列出稀土萃取工艺各参数的计算公式,为解决串级萃取理论在处理多组分萃取体系时计算困难的问题,基于相对分离系数理论,实现对工艺参数的计算,并结合实例对某稀土分离企业的La Ce/Pr Nd萃取生产线进行优化设计,给出最优工艺参数;2、运用分液漏斗法实现稀土萃取过程计算机动态模拟,分析存在的不足,针对稀土萃取流程仿真模型没有考虑萃取槽的萃取效率,导致模型输出的各级组分含量难以符合工业实际工况的问题,将机理模型与数据驱动的方法相结合,建立基于分离系数校正的稀土萃取流程模拟。在基于相对分离系数的稀土萃取流程机理模型的基础上,引入分离系数校正值,实现对稀土萃取机理模型的扩充,利用斐波那契树优化算法(FTO)对各级校正值进行优化求解。然后,结合工业现场实际数据,验证本文模型在工况改变时的动态性能,结果表明本文所建流程模拟符合稀土萃取流程实际工况;3、使用MATLAB GUI开发稀土串级萃取流程优化设计系统,实现依据现场工况和生产指标对稀土串级萃取工艺的优化设计和萃取流程模拟,介绍系统的开发设计框图及各模块功能。综上所述,本文开发的多组分两出口体系稀土串级萃取流程优化设计系统,符合实际工况,对稀土分离企业建厂、新工艺开发、现有稀土萃取过程工艺流程重组和工艺参数再优化提供重要的参考,极大缩短建设周期,对提高全行业经济技术指标,具有重要的现实意义。