萃取冶金学习题(带答案)

第一章 习题

一、问答题

1、稀土元素有哪些？

（原子序数从57-71的15种镧系元素以及与镧系元素性质上相似的Y、Sc） 镧（La） 铈（Ce） 镨（Pr） 钕（Nd） 钷（Pm） 钐（Sm） 铕（Eu） 钆（Gd） 铽（Tb） 镝（Dy） 钬（Ho） 铒（Er） 铥（Tm）镱（Yb） 镥（Lu） 钇（Y） 钪（Sc）

2、南方离子矿中15 种稀土元素（钷除外），按P204 分组工艺原理，可分为哪 三组？

轻稀土 中稀土 重稀土 La ～ Nd ∕ Sm Eu Gd ∕ Tb ～ Lu Y

3、什么是萃取？萃取、洗涤、反萃的目的和作用各是什么

萃取：两种不相混溶的液相，经充分混合接触，物质从一相转移到另一相的过程。萃取目的:

洗涤目的：提高有机相产品的纯度，提高水相产品的收率。 反萃目的：1）从有机相中回收产品。2）有机相可再生循环使用。 4、稀释剂和盐析剂的作用是什么？ 稀释剂

改善有机相的物理性能（如比重、粘度，流动性） 调节萃取剂的浓度 盐析剂

溶于水，不被萃取，不与体系中其它组分发生作用，但可提高萃取能力的无机盐 越多的阳离子,盐析效应越大）

5、描述萃取平衡的重要参数主要有哪几个?各代表的意义是什么？如何计算？ 定量描述萃取平衡的几个重要参数

分配比：物质被萃取的程度。D越大越易萃入有机相

分离系数:两组分分离的难易程度

萃取百分率：萃入有机相中的金属量占料液中的金属量的百分率

萃取比：

饱和容量:单位萃取剂对金属的最大萃取量，(M)s, mol/l

（半径越小，电荷6、什么是萃取等温线及萃取剂饱和容量？饱和容量的用途有哪些?

萃取等温线:在一定温度下，平衡时被萃取物在有机相的浓度和在水相的浓度关系曲线称为萃取平衡线或萃取等温线。

萃取剂的饱和容量：单位萃取剂对金属的最大萃取量，(M)s, mol/l 用途

（1）确定相比R某料液， =0.2mol/l，50%RE萃入有机相，相比R=？ （2）确定萃合物的组成 1mol/l P507+煤油，=0.167mol/l，则RE：P507=？ 7、萃取的条件和两个基本操作各是什么？ 条件：（1）两相比重不同（2）两相不混溶

两个操作：混合： 两相进行充分接触，完成传质过程。 静止澄清：分相

8、按水相与有机相的接触方式，串级萃取的操作方式主要有哪几种？各有什 么特点？

错流萃取:设备简单，操作简单，但操作不连续化

有机相没有充分利用，耗量大，有机相处理工作量大 可获得纯B产品，但收率不高。 逆流萃取:有机相可得到充分利用，用量减少

可获得纯B产品，收率仍不高，不能同时获得 高纯度和高收率的A和B产品。 操作连续，易实现自动化

分馏萃取:两端可同时获得高纯度，高回收率的A和B产品，最容易实现萃取工艺最优化。 回流萃取:

9、什么是分馏萃取？分馏萃取的特点是什么？ 萃取段和洗涤段各有何作用？ 1）加有洗涤段的逆流萃取,2)料液从萃取器中间某一级进，有机相和洗液从 萃取器的两端进入，这种萃取方式叫分馏萃取。 特点：

两端可同时获得高纯度，高回收率的A和B产品， 最容易实现萃取工艺最优化。 萃取段(extraction section)作用：

将水相中的A组分尽量萃入有机相，在水相出口获得 纯B产品。（ YA↑ , PB ↑） 洗涤段(scrubbing section)作用：

将有机相中的B组分尽量洗回到水相，在有机相出口 获得纯A产品。（ YB ↑ , PA ↑） 10、萃取工艺过程一般经历三个主要阶段？ 萃取 洗涤 反萃

11、用1. 5 mol/l P507+煤油溶液萃取稀土，该萃取体系的表达式为？

12、P507 萃取分组稀土，根据洗涤段平衡水相酸度和所用洗酸酸度，计算平

衡水相稀土浓度为：

13、概据稀土料液浓度(M)F，有机相皂化率和萃取率，计算萃取剂的饱和容量和 相比R。

三、计算题

1、上课所讲计算例题 2、作业题。

第二章习 题

一、问答题

1、用于稀土分离的酸性磷类萃取剂、羧酸类萃取剂、中性磷类萃 取剂和胺类萃取剂主要有哪些？ 1、酸性磷类萃取剂： P204 、P507 2、羧酸类萃取剂: 环烷酸 3、中性磷类萃取剂：TBP 、P350

4、胺类萃取剂：RH2N、R2NH、R3N、R4N+ 2、萃取和萃取分离的实质各是什么？ 萃取的实质：

使亲水性的金属离子转化为疏水性的络合物。 反萃取的实质：

使疏水性的络合物转化为亲水性的化合物 萃取分离的实质：

不同金属由亲水性离子转化为疏水性络合物的程度有所差异。 3、萃取剂必须具备的条件有哪些？

⑴必须具有能提供自由电子对的键合原子的络合功能集团— 保证形成络合物。 (2)必须具有大的疏水基团（-CnH2n+1）--- 保证形成的络合物有足够的疏水性， 4、酸性络合萃取剂、中性络合萃取剂和离子缔合萃取体系的特点各是什么？

酸性络合萃取体系

1、萃取剂为有机弱酸 P204 P507 RCOOH 2、被萃取的金属以阳离子形式被萃取RE3+ 3、萃取机理属于阳离子交换中性络合萃取剂 中性络合萃取体系

1、被萃取物为中性分子 RE(NO3)3 、UO2(NO3)3 、Th(NO3)3 2、萃取剂为中性分子 TBP P350

3、萃取物为中性溶剂络合物 RE(NO3)3·3P350 离子缔合萃取体系

1、萃取剂为碱性萃取剂

2、被萃取的金属以络阴离子形式被萃取

3、萃取机理是以离子缔合体形式被萃取或者为阴离子交换萃取

5、环烷酸萃取提钇的皂化率是多少？而1.5mol/l P507 萃取分离稀土的皂化率是多少？

6、什么是半萃取酸度？其与分配比D 的关系是什么？

一半的金属被萃取的酸度或R=1，D=1时的酸度

7、什么是皂化？酸性萃取剂为什么要皂化？皂化为什么要控制一 定的皂化率？

1) NH4OH或NaOH溶液与有机酸反应生成酯的过程称为皂化。 2) 为什么要皂化

(1) 有利于交换反应进行

PH=4开始萃取稀土，HA不皂化，即使料液中PH>5，在微观上 可以萃取一点儿稀土，但从宏观上讲，不皂化就不能萃取稀土 (2)有利于控制平衡水相PH值 HA皂化反应:

直接用未皂化的环烷酸萃取稀土，其反应为:

为了实现环烷酸能顺利萃取稀土(环烷酸开始萃取稀土pH=4.0)，就必须用皂化环烷酸萃取稀土，其反应式为：

3)目的是控制平衡水相一定PH值，

其原因是体系中存在下述两个反应相互制约的结果，即： 主反应 副反应

皂化率过高，[HA]越低，副反应正方向进行不利，放出H+少，平衡水相的PH开高。 皂化率越低，[HA]越高，副反应正方向有利，放出H+增加，平衡水相的PH下降。 为了准确控制平衡水相PH值，必须准确控制一定的皂化率。（平衡水相PH值：4.7~5.1） 8、P204 和P507 萃取分离稀土的依据是什么？

1) 稀土的分配比随着稀土原子序数的增加而增加；即原子序数大的RE萃取能力大于原子序数小的稀土（正序萃取）DZ+1＞DZ。

2) 可以控制一定的萃取条件，使某些原子序数大的RE萃入有机相，使某些原子序数小的RE留在水相，达到分离的目的。

3) 稀土的分配比随着平衡水相酸度的增加而减小，控制一定的酸度来控制萃取能力。 9、使分离切割线移动的影响因素有哪些？如何影响？

酸度 [H+]↑ 萃取能力↓，界线向Z大的方向移动，PB↓ ，YA↓。 相比 R↑ 萃取能力↑，界线向Z小的方向移动，YB↓ ，PA↓。 料液的浓度

料液的组成 易萃组份↑，向Z大的方向移动，PB↓ ，YA↓。 10、根据P204和P507的结构(写出结构简式)，分析二者萃取能力 的差异性。

11、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？

12、环烷酸萃取提钇时有机相组成。其中各部分的作用是什么？ 有机相：20%HA+20%混合醇+60%磺化煤油

13、什么是恒定混合萃取比体系？

1、除n+m级外，其余各级平衡有机相中稀土浓度是恒定的，为萃取稀土的饱和容量。 2、除第一级外，萃取段和洗涤段的平衡水相稀土浓度分别恒定。 3、平衡水相PH值，除第一级和第n+m级外，其余各级都是恒定的。

凡是满足上述特点的萃取体系称为恒定混合萃取比体系，也称为交换萃取体系。 14、N235除铁的原理是什么？写出反应式。

15、稀土皂的作用有哪些？

16、在高Cl-浓度溶液中萃取铁，可用的萃取剂有哪些？在低Cl-浓度溶液中萃取铁，可用的萃取剂有哪些？

17、为除去环烷酸萃取提钇的水相出口萃余液中的非稀土杂质离子Ca2+、Mg2+的工艺称为什么？在什么萃取体系下进行？

第三章习题 一、问答题

1、什么是最优串级萃取工艺？你认为最优串级萃取工艺与S、W 有何关系？

2、串级萃取理论的基本假设有哪些？

1、萃取体系的组分

两出口：A—易萃组份B—难萃组份

三出口：A—易萃组份B—中间组份 C—难萃组份

2、平均分离系数—萃取段的平均分离系数—洗涤段的平均分离系数3、恒定混合萃取比体系4、恒定流比假设

假设萃取段与洗涤段各级有机相与水相的流量比分别恒定 5、进料级物料组成假设

假设水相(有机相)进料体系中，进料级水相（有机相）中的易萃组分A和难萃组分B的百分含量与它们在料液中的百分含量相同或相近；

3、写出水相进料，MF=1时，萃取段、洗涤段和整个分馏萃取的 平衡关系式。

4、fA’,fB’及fA,fB所代表的含义各是什么？如何进行fA’,fB’的计算？

5、萃取操作时，如料测的有机相出口浓度(M)n + m=0.07mol/l，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？

二、计算题

1、计算实际流量VS，VF，VW.

2、用1.5mol/L P507+煤油(36%皂化)进行Er/Tm 分组，水相进料， 请填如下工艺框图，并将计算过程写在表下。

4、fA’,fB’及fA,fB所代表的含义各是什么？如何进行fA’,fB’的计算？

5、萃取操作时，如料测的有机相出口浓度(M)n + m=0.07mol/l，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？

二、计算题

1、计算实际流量VS，VF，VW.

2、用1.5mol/L P507+煤油(36%皂化)进行Er/Tm 分组，水相进料， 请填如下工艺框图，并将计算过程写在表下。

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