新型環(huán)保溶劑油IP80在稀土萃取分離中的應(yīng)用研究

文|趙永志 候少春 王晶晶 郝一凡 趙軍

1.引言

我國(guó)稀土資源豐富，單一及混合稀土產(chǎn)品的生產(chǎn)幾乎全部采用溶劑萃取分離工藝。在稀土萃取分離過(guò)程中，普遍采用的萃取劑有磷酸酯類萃取劑（P507、P204）、有機(jī)羧酸（環(huán)烷酸）、胺類萃取劑（N235），溶劑一般有煤油及異辛醇，由于煤油閃點(diǎn)較低，在生產(chǎn)過(guò)程中易揮發(fā)，產(chǎn)生VOCs有機(jī)廢氣。為減少萃取過(guò)程中煤油的揮發(fā)，在稀土萃取分離過(guò)程中，一般將普通煤油與濃硫酸混合進(jìn)行磺化反應(yīng)，獲得磺化煤油，使其具有良好的物理性能和穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，能與P507、P204、環(huán)烷酸、N235等萃取劑以特定濃度混合均勻后與稀土溶液發(fā)生萃取反應(yīng)，體現(xiàn)了諸多性能及成本優(yōu)勢(shì)，多年來(lái)被廣泛用于各家稀土企業(yè)及有色冶金行業(yè)。但使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了諸多問(wèn)題，其中之一就是用作稀釋劑的磺化煤油閃點(diǎn)較低，揮發(fā)比較快，特別在萃取金屬離子方面，由于反應(yīng)體系溫度較高，磺化煤油揮發(fā)快、用量大，主要以揮發(fā)和溶解損失為主，揮發(fā)至空氣中的煤油具有環(huán)保和安全隱患，同時(shí)煤油的揮發(fā)也對(duì)企業(yè)造成損失。

在嚴(yán)格的環(huán)保政策要求下，稀土萃取分離行業(yè)急需找到一種成本低、效果好、環(huán)境友好的有機(jī)稀釋劑，從源頭減少揮發(fā)性有機(jī)氣體是解決問(wèn)題的有效途徑。揮發(fā)率低、高閃點(diǎn)高、密度小、價(jià)格適宜的環(huán)保溶劑油替代普通煤油、白煤油，可有效減少VOCs排放量，改善生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)空氣質(zhì)量，從源頭解決環(huán)境問(wèn)題，同時(shí)降低企業(yè)生產(chǎn)成本。

本文以內(nèi)蒙古伊泰寧能精細(xì)化工有限公司生產(chǎn)的新型環(huán)保稀釋劑——異構(gòu)烷烴IP80為研究對(duì)象，開(kāi)展了其在鑭鈰萃取過(guò)程中的應(yīng)用研究。

2.實(shí)驗(yàn)材料及方法

2.1 實(shí)驗(yàn)材料

除油混合鑭鈰料液（北方稀土冶煉廠）、白溶劑油（GR）（下簡(jiǎn)稱白油）、IP80（內(nèi)蒙古伊泰寧能精細(xì)化工有限公司GR）、GV-18A（優(yōu)塔化工GR）、P507（GR）、氨水（AR）、濃鹽酸（AR）、濃硫酸（AR）。

混合鑭鈰料液成分如下：

IP80相關(guān)物理性質(zhì)如下：

2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

HH4電子恒溫水浴鍋；D971型電動(dòng)攪拌器；SHB -3型循環(huán)水多用真空泵；secura 313-1cn型分析天平；S220型pH計(jì)；HY-2調(diào)速多用振蕩器；ET3200C自動(dòng)萃取儀；SPH-110X24型往復(fù)式恒溫振蕩水浴培養(yǎng)搖床；H1850型離心機(jī)；ICP-OES(電感耦合等離子體發(fā)射光譜)；ICP-MS(電感耦合等離子體質(zhì)譜)；TOC2000總有機(jī)碳分析儀分析。

2.3 實(shí)驗(yàn)方法

（1）IP80與P507互溶效果實(shí)驗(yàn)

取一定量IP80和P507，在一定比例、溫度、皂化度、萃取相比條件下，混合振蕩反應(yīng)一定時(shí)間，在高速離心機(jī)5000r/min離心15min，觀察是否出現(xiàn)萃取劑和稀釋劑分相現(xiàn)象。

（2）揮發(fā)性實(shí)驗(yàn)

用相同的容器取相同質(zhì)量的稀釋劑或稀釋劑-萃取劑體系，常溫下敞口放置，每隔3h測(cè)定容器內(nèi)物質(zhì)的損失量，以驗(yàn)證單一的IP80、白油、P507和用IP80、白油稀釋后的皂化、非皂化及負(fù)載P507的揮發(fā)性。

（3）萃取分離實(shí)驗(yàn)

用IP80和白油稀釋P507，加入氨水進(jìn)行皂化得到皂化有機(jī)，將皂化有機(jī)與鑭鈰料液在一定條件下進(jìn)行萃取實(shí)驗(yàn)，澄清后測(cè)定水相稀土濃度并計(jì)算萃取率及分離因數(shù)。計(jì)算方法如下：

以上各式中C代表某物質(zhì)濃度，V代表體積，E代表萃取率，β 代表分離因數(shù)。

3.結(jié)果與討論

3.1 IP80與P507 互溶效果實(shí)驗(yàn)

3.1.1 不同比例IP80和P507 的互溶效果

實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了不同體積比IP80和P507混合振蕩30min后，在高速離心機(jī)（5000r/min）中離心10min，觀察二者是否存在混合后又分層的現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1（-為不分層，+為分層）。

從表1實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，IP80與P507有很好的互溶效果，二者混合振蕩后，即使在5000r/min離心后，也不存在分層或分相現(xiàn)象，說(shuō)明IP80在作為稀釋劑稀釋P507時(shí)，體系比較穩(wěn)定。

表1 不同體積比IP80和P507 互溶效果

3.1.2 皂化對(duì)IP80和P507 互溶效果的影響

P507萃取分離稀土過(guò)程中，需要將其用氨水、氫氧化鈉等皂化后才能具有較好的萃取分離效果。若將IP80應(yīng)用于稀土萃取分離中，還需考察其與P507混合-皂化后是否會(huì)出現(xiàn)萃取劑與稀釋劑分離現(xiàn)象。IP80與P507體積比為1:1，其它實(shí)驗(yàn)條件不變，驗(yàn)證不同皂化度時(shí)，IP80與皂化P507是否存在分層現(xiàn)象（-為不分層，+為分層），實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 皂化對(duì)IP80和P507 互溶效果的影響

從表2實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，有機(jī)皂化度從0.1-0.7mol/L，溫度在25-80℃范圍內(nèi)，IP80稀釋的P507混合、皂化、離心后，未出現(xiàn)稀釋劑和萃取劑分層現(xiàn)象。說(shuō)明有機(jī)皂化對(duì)IP80的稀釋效果沒(méi)有影響，皂化有機(jī)與IP80具有很好的互溶效果。

3.1.3 不同萃取相比的互溶效果

稀土萃取過(guò)程中，皂化有機(jī)與稀土料液混合接觸后，會(huì)將稀土離子萃取至有機(jī)相中，使有機(jī)相的密度、結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，為了確保IP80應(yīng)用在稀土萃取分離中的可靠性，還需驗(yàn)證皂化有機(jī)萃取稀土料液后，有機(jī)相是否存在分層現(xiàn)象。有機(jī)皂化度為0.54mol/L，IP80與P507體積比為1:1，稀土料液為280/L氯化鑭鈰溶液，其他條件不變，驗(yàn)證不同萃取相比對(duì)IP80與P507互溶效果的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3（-為有機(jī)不分層，+為有機(jī)分層）。

從表3實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，在溫度為25-80℃，IP80與P507比例為1:1，有機(jī)皂化度為0.54mol/L，氯化鑭鈰料液濃度為280g/L，萃取相比在3:7-7:3范圍內(nèi)，混合振蕩、離心后的IP80與P507不存在分層現(xiàn)象，說(shuō)明P507在萃取稀土離子后，仍與IP80有較好的互溶作用。

表3 萃取相比對(duì)IP80和P507 互溶效果的影響

3.1.4 不同比例IP80和白油混合稀釋劑與P507 互溶效果

稀土萃取過(guò)程在萃取槽中進(jìn)行，槽體中現(xiàn)存的P507以白油作稀釋劑，槽體中的有機(jī)價(jià)格高昂，若用IP80代替白油，只能在白油揮發(fā)到一定程度造成有機(jī)酸度升高時(shí)補(bǔ)充IP80，隨著白油的揮發(fā)逐步用IP80代替白油。在此過(guò)程中，不同比例IP80和白油混合稀釋劑與P507在萃取過(guò)程中是否會(huì)出現(xiàn)有機(jī)相分層的現(xiàn)象，是IP80代替白油的關(guān)鍵因素之一。有機(jī)皂化度為0.54mol/L，鑭鈰料液濃度為280g/L，稀釋劑與P507體積比為1:1，混合時(shí)間為30min，離心轉(zhuǎn)速5000r/min，離心時(shí)間10min，改變有機(jī)相中IP80和白油的比例，驗(yàn)證了不同比例IP80和白油混合稀釋劑在萃取過(guò)程中與P507互溶效果的影響，考察萃取過(guò)程中有機(jī)相是否出現(xiàn)分層現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

從表4實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，用IP80與白油按體積比為1:9-9:1混合形成混合稀釋劑，再用此混合稀釋劑稀釋P507用于稀土料液的萃取時(shí)，通過(guò)振蕩、高速離心后，有機(jī)相沒(méi)有發(fā)生分層現(xiàn)象，說(shuō)明用IP80逐步取代白油的過(guò)程中，IP80和白油的比例不會(huì)影響混合稀釋劑對(duì)P507的稀釋效果。

表4 不同比例IP80和白油混合稀釋劑與P507 互溶效果的影響

3.2 IP80與白油揮發(fā)性和溶解性比較

IP80為高純度異構(gòu)烷烴，與白油相比具有高閃點(diǎn)、低揮發(fā)性的特點(diǎn)。本實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證單一的IP80、白油、P507和用IP80、白油稀釋后的皂化、非皂化及負(fù)載P507的揮發(fā)性。

首先測(cè)定了各種有機(jī)的密度。結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 各種有機(jī)的密度

從密度測(cè)定結(jié)果可以看到，IP80的密度比白油小，與P507混合后的密度也比白油稀釋的P507密度小。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果還可以看出，用白油和IP80稀釋的P507在皂化后，密度均大于未皂化時(shí)的密度，且飽和后的混合有機(jī)密度明顯大于皂化后的混合有機(jī)密度。萃取分離過(guò)程中，有機(jī)密度過(guò)大會(huì)造成乳化、倒相等惡化萃取過(guò)程的后果，用IP80代替白油，可顯著降低有機(jī)相的密度，有助于降低萃取過(guò)程中發(fā)生乳化、倒相的概率。

利用上述實(shí)驗(yàn)的有機(jī)進(jìn)行有機(jī)揮發(fā)速率測(cè)定，比較IP80和白油兩種稀釋劑稀釋P507的揮發(fā)速率，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖1。

從圖1（a）為在常溫自然條件下白油和IP80及P507體系的揮發(fā)速率擬合曲線。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，白油的揮發(fā)速率最快，285h質(zhì)量損失6.62%，IP80和皂化50% P507-50%白油揮發(fā)速率近乎相同，285h質(zhì)量損失約5%，50%P507-50%IP80質(zhì)量損失相對(duì)較少，損失約3.5%。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果還可以看出，P507在自然條件下不但不揮發(fā)，重量反而會(huì)有少許增加，可能是P507吸收空氣中的少量水分所致。

圖1 白油和IP80及P507 體系的揮發(fā)速率

實(shí)驗(yàn)采用TOC分析儀測(cè)定了相同條件下白油和IP80有機(jī)體系在萃取、澄清后，水相中的TOC濃度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：

從TOC結(jié)果可看出，萃取平衡后，采用IP80為稀釋劑的水相中TOC濃度低于白油為稀釋劑的水相，說(shuō)明IP80溶解性較小。

3.3 IP80與白油在鑭鈰萃取分離中的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)

3.3.1 料液酸度對(duì)萃取率的影響

調(diào)節(jié)IP80和白油稀釋的P507皂化度分別為0.5441mol/L、0.5418 mol/L，用鹽酸調(diào)節(jié)料液H+濃度為0.0107 mol/L、0.0499 mol/L、0.112 mol/L、0.210 mol/L、0.309 mol/L、0.397 mol/L、0.502 mol/L、O/A=1:1、混合時(shí)間8min，測(cè)定萃余液濃度，同時(shí)計(jì)分相時(shí)間、觀察是否乳化等現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6和圖2。

表6 不同料液酸度對(duì)萃取過(guò)程的影響

圖2 料液酸度對(duì)稀土萃取率的影響

從圖2結(jié)果實(shí)驗(yàn)可以看出，隨著料液中H+濃度增加，IP80和白油稀釋的P507對(duì)稀土的萃取能力均逐漸降低，且二者萃取率幾乎一樣。從表6實(shí)驗(yàn)結(jié)果看到，料液酸度為0.1-0.5mol/L，IP80和白油稀釋的P507在萃取平衡后均不產(chǎn)生乳化現(xiàn)象，二者的分相時(shí)間也隨酸度的升高有降低趨勢(shì)，且二者分相時(shí)間基本一致，由于IP80比白油密度小，有時(shí)還出現(xiàn)IP80稀釋的P507與料液的分相時(shí)間比白油稀釋的P507與料液的分相時(shí)間稍快。上述實(shí)驗(yàn)說(shuō)明采用IP80稀釋P507可以達(dá)到與白油稀釋P507同樣的萃取效果。

3.3.2 相比對(duì)萃取率的影響

控制料液酸度為0.0101mol/L，其他條件不變，相比O/A為4:1-1:4，研究相比對(duì)稀土萃取效果的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表7和圖3。

表7 相比對(duì)萃取過(guò)程的影響

圖3 相比對(duì)萃取率的影響

從圖3實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，隨著相比的降低，IP80和白油稀釋的P507對(duì)稀土的萃取率逐漸降低，且二者萃取率幾乎一樣。從表7實(shí)驗(yàn)結(jié)果看到，相比為4:1-1:4，IP80和白油稀釋的P507在萃取平衡后均不產(chǎn)生乳化現(xiàn)象，二者的分相時(shí)間也相比的降低而減小，但二者分相時(shí)間基本一致，與料液酸度實(shí)驗(yàn)一樣，由于IP80比白油密度小，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)IP80稀釋的P507與料液的分相時(shí)間比白油稀釋的P507與料液的分相時(shí)間稍快。相比實(shí)驗(yàn)也說(shuō)明采用IP80稀釋P507不會(huì)對(duì)萃取過(guò)程造成不利影響。

3.3.3 混合時(shí)間對(duì)萃取過(guò)程的影響

控制相比為3:1，其他條件不變，混合時(shí)間為0.5min-15min，研究混合時(shí)間對(duì)稀土萃取效果的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表8。

從表8實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，隨著混合時(shí)間的延長(zhǎng)，IP80和白油稀釋的P507對(duì)稀土的萃取率逐漸升高，二者對(duì)稀土、La、Ce的萃取率幾乎一樣?；旌蠒r(shí)間為5min，IP80稀釋的P507對(duì)稀土的萃取率為33.74%，白油稀釋的P507對(duì)稀土的萃取率為28.36%，混合時(shí)間8min時(shí)，IP80稀釋的P507對(duì)稀土的萃取率為33.95%，白油稀釋的P507對(duì)稀土的萃取率為33.52%。隨著混合時(shí)間延長(zhǎng)，IP80和白油稀釋的P507在萃取平衡后均不產(chǎn)生乳化現(xiàn)象，二者的分相時(shí)間也相比的降低而減小，但二者分相時(shí)間基本一致，與料液酸度和相比實(shí)驗(yàn)一樣，由于IP80比白油密度小，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)IP80稀釋的P507與料液的分相時(shí)間比白油稀釋的P507與料液的分相時(shí)間稍快。相比實(shí)驗(yàn)也說(shuō)明采用IP80稀釋P507不會(huì)對(duì)萃取過(guò)程造成不利影響。

3.3.4 料液濃度對(duì)萃取過(guò)程的影響

控制混合時(shí)間為8min，其他條件不變，料液濃度為240-20g/L，研究料液濃度對(duì)稀土萃取效果的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表9。

從表9實(shí)驗(yàn)結(jié)果看到，料液濃度從240g/L降低至20g/L，萃取過(guò)程均不產(chǎn)生乳化現(xiàn)象，但分相時(shí)間隨著料液濃度的降低有延長(zhǎng)趨勢(shì)，料液濃度為20g/L時(shí)，IP80稀釋的P507與水相的分相時(shí)間為4.5min，而白油稀釋的P507與水相的分相時(shí)間達(dá)到了7min。由此可以看出，用IP80為稀釋劑有助于有機(jī)相與水相的澄清。在對(duì)稀土的萃取率方面，IP80和白油做稀釋劑不存在明顯差異。

表8 混合時(shí)間對(duì)萃取過(guò)程的影響

表9 料液濃度對(duì)萃取過(guò)程的影響

3.3.5 皂化度對(duì)萃取過(guò)程的影響

其他條件不變，改變有機(jī)皂化度，研究皂化度對(duì)稀土萃取效果的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)10。

從表10實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，隨著有機(jī)皂化度的增加，IP80和白油稀釋的P507在萃取平衡后均未產(chǎn)生乳化現(xiàn)象，但分相時(shí)間隨著皂化度的增大延長(zhǎng)，尤其是白油稀釋的P507分相時(shí)間比IP80稀釋的P507長(zhǎng)。從萃取率方面看，白油體系和IP80體系對(duì)稀土的萃取率均隨皂化度的增大而增大，但相同皂化度下二者的萃取率即鑭鈰分離系數(shù)相差不大。

表10 皂化度對(duì)萃取過(guò)程的影響

3.3.6 不同比例白油與IP80對(duì)萃取過(guò)程的影響

從上述條件實(shí)驗(yàn)可以看到，稀土萃取過(guò)程中用IP80代替白油作稀釋劑，不會(huì)降低稀土萃取率和稀土分離效率，而且在某些實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)IP80體系在萃取平衡后比白油體系能更快分相，有助于提高萃取效率。且揮發(fā)實(shí)驗(yàn)證明，IP80比白油的揮發(fā)性更低，說(shuō)明IP80有望替代白油作為稀土萃取過(guò)程的稀釋劑。但目前現(xiàn)有的稀土分離體系基本都采用白油作稀釋劑，若用新的稀釋劑代替白油，不能直接將萃取有機(jī)廢棄，將白油體系替換為IP80體系，只能隨著萃取體系中白油的揮發(fā)及有機(jī)酸度升高逐漸補(bǔ)充IP80，以此逐步替代白油。在用IP80逐步替代白油的過(guò)程中，是否會(huì)影響萃取過(guò)程，這對(duì)IP80在稀土萃取過(guò)程中的應(yīng)用至關(guān)重要。

其他條件不變，研究不同比例白油與IP80對(duì)萃取過(guò)程的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表11。

從表11結(jié)果可以看到，隨著稀釋劑中IP80和白油比例的變化，在相同皂化度條件下，稀土萃取率和分相時(shí)間沒(méi)有明顯變化，萃取平衡后有機(jī)相也不存在乳化現(xiàn)象。說(shuō)明在IP80取代白油作稀釋劑的過(guò)程中，幾乎不會(huì)對(duì)萃取過(guò)程造成影響。因此，可以用IP80逐步替代現(xiàn)有萃取體系中的白油。

3.3.7 有機(jī)飽和容量測(cè)定與循環(huán)實(shí)驗(yàn)

從上述單次萃取實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明，IP80替代白油作稀釋劑不會(huì)對(duì)萃取過(guò)程造成不利影響。為了進(jìn)一步確定IP80替代白油作稀釋劑的可靠性，還需進(jìn)行IP80稀釋的P507循環(huán)利用實(shí)驗(yàn)，若經(jīng)多次皂化-萃取-反萃，有機(jī)的萃取率不發(fā)生明顯變化，則說(shuō)明IP80性質(zhì)比較穩(wěn)定，不會(huì)在循環(huán)利用過(guò)程中產(chǎn)生不利影響。

實(shí)驗(yàn)首先測(cè)定了相比為3:1時(shí)，皂化度分別為0.5448 mol/L（IP80稀釋）和0.5460 mol/L（白油稀釋）有機(jī)的飽和容量，其飽和容量結(jié)果分別為34.14g/L和34.01g/L。用IP80稀釋的飽和P507為原料做循環(huán)實(shí)驗(yàn)，首先用4mol/L鹽酸按相比1:1反萃4-5min，反萃兩次，再用去離子水將有機(jī)相洗滌兩遍，每次加入定量氨水調(diào)節(jié)有機(jī)皂化度為0.54mol/L，再按相比1:1加入料液(261g/L)混合萃取5min，兩相澄清后測(cè)定水相稀土濃度，再用4mol/L鹽酸反萃有機(jī)，如此往復(fù)（每二十次實(shí)驗(yàn)對(duì)有機(jī)進(jìn)行定量，及時(shí)補(bǔ)充因?qū)嶒?yàn)損失的有機(jī)），考察有機(jī)循環(huán)次數(shù)對(duì)萃取過(guò)程的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表12。

從表12實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看到，隨著有機(jī)循環(huán)次數(shù)的增加，分相時(shí)間和稀土萃取率沒(méi)有明顯變化，也沒(méi)有出現(xiàn)有機(jī)循環(huán)次數(shù)增加發(fā)生乳化的現(xiàn)象，說(shuō)明IP80作稀釋劑不會(huì)隨著有機(jī)循環(huán)利用次數(shù)增加造成萃取率降低或出現(xiàn)乳化現(xiàn)象。

表11 不同比例白油與IP80對(duì)萃取過(guò)程的影響

3.3.8 稀釋劑耐老化實(shí)驗(yàn)

單級(jí)和循環(huán)萃取實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明IP80作為P507的稀釋劑，不會(huì)對(duì)萃取過(guò)程造成不利影響，而且在某些實(shí)驗(yàn)過(guò)程發(fā)現(xiàn)IP80作稀釋劑比白油作稀釋劑時(shí)分相時(shí)間稍快，IP80還具有揮發(fā)性小、無(wú)氣味的特點(diǎn)，其在稀土萃取過(guò)程中替代白油作稀釋劑具有一定的優(yōu)越性。但單次實(shí)驗(yàn)和僅100次的循環(huán)實(shí)驗(yàn)不能確保IP80代替白油一定不會(huì)對(duì)萃取過(guò)程造成不良影響，若在實(shí)際生產(chǎn)中替代白油，需在長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)的條件下考察該稀釋劑是否會(huì)影響萃取過(guò)程。因?yàn)樵趯?shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，有機(jī)長(zhǎng)期接觸空氣及雜質(zhì)離子累積，可能會(huì)對(duì)稀釋劑造成不利影響，從而在萃取過(guò)程中發(fā)生乳化或有機(jī)萃取率降低等現(xiàn)象。過(guò)去一般將煤油用濃硫酸磺化后，去除其中的小分子有機(jī)物，提高白油的穩(wěn)定性，得到磺化煤油，此過(guò)程產(chǎn)生含有機(jī)的濃硫酸難以處理?，F(xiàn)在稀土生產(chǎn)企業(yè)直接采購(gòu)穩(wěn)定性更高的白油作稀釋劑，無(wú)需將煤油與濃硫酸反應(yīng)進(jìn)行磺化，避免了含有機(jī)廢酸的產(chǎn)生。

表12 有機(jī)循環(huán)次數(shù)對(duì)萃取過(guò)程的影響

因?yàn)槠髽I(yè)目前使用白油作稀釋劑時(shí)不對(duì)其磺化直接使用，說(shuō)明白油相對(duì)過(guò)去用的普通煤油穩(wěn)定性更好，若IP80能與白油的穩(wěn)定性相當(dāng)，則可將IP80作稀釋劑替代白油。用濃硫酸分別與白油、IP80混合反應(yīng)一定時(shí)間，考察二者的穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖4。

從圖4實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，盡管企業(yè)采用的白油與過(guò)去的普通煤油相比具有更好地穩(wěn)定性，但與IP80相比，同樣與濃硫酸反應(yīng)，白油中的少部分小分子有機(jī)物還是會(huì)被濃硫酸碳化，使?jié)饬蛩犷伾兩?，而IP80與濃硫酸反應(yīng)后，濃硫酸中被碳化的有機(jī)物較少，說(shuō)明IP80比企業(yè)用的白油穩(wěn)定性更高。從耐老化實(shí)驗(yàn)還可看出，IP80與新型環(huán)保溶劑油GV-18A相比，IP80穩(wěn)定性更好。

圖4 稀釋劑耐老化結(jié)果

4.結(jié)論

4.1 IP80與P507互溶實(shí)驗(yàn)證明，不同條件下，IP80與P507互溶性均很好，及時(shí)通過(guò)離心也不會(huì)使二者分層。

4.2 揮發(fā)性實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，IP80的密度比白油小，與P507混合后的密度也比白油稀釋的P507密度小，白油體系的揮發(fā)性大于IP80體系的揮發(fā)性。

4.3 單級(jí)萃取實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與企業(yè)現(xiàn)用的白油相比，IP80作為稀釋劑不會(huì)對(duì)萃取過(guò)程造成不利影響，而且IP80體系在某些實(shí)驗(yàn)過(guò)程中比白油體系的分相速度更快。

4.4 有機(jī)循環(huán)利用實(shí)驗(yàn)表明，IP80作為稀釋劑，有機(jī)循環(huán)使用次數(shù)不會(huì)對(duì)萃取過(guò)程造成不利影響。

4.5 稀釋劑耐老化實(shí)驗(yàn)表明，IP80比現(xiàn)用的白油以及新型溶劑油GV-18A具有更好的穩(wěn)定性。

4.6 IP80作為一種新型環(huán)保稀釋劑，在稀土萃取工業(yè)中的應(yīng)用并非簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)即可證明其在使用過(guò)程中一定不會(huì)對(duì)萃取過(guò)程產(chǎn)生影響，因?yàn)檩腿∵^(guò)程中有機(jī)相雜質(zhì)緩慢富集對(duì)萃取過(guò)程的影響尚不可預(yù)料，還需進(jìn)一步開(kāi)展小型工業(yè)試驗(yàn)，以驗(yàn)證IP80替代白油作為稀釋劑的可靠性。