利用微胶囊回收稀土的研究展望.pdf

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1、利用微胶囊回收稀土的研究展望钱怡婷肖娴赵华(云南省环境工程评估中心，云南昆明650032)摘要：稀土资源在工业发展中的地位日益重要，我国是世界上最大的稀土开采生产、应用和贸易国。针对稀土资源开采过程中传统分离工艺面临的效率偏低、污染严重等问题。微胶囊是通过壁材对芯材的包裹而实现特殊理化性质的微球，本研究提出并实践了以微胶囊技术为核心的新型分离方法。使用微胶囊作为新型萃取材料对稀土原料进行加工处理消除了液一液萃取过程中的乳化现象，不存在分相困难的同时避免了过度皂化带来的排放成本，在未来的稀土分离工艺中具有广

2、阔的应用前景。稀土资源在工业发展中的作用日益重要，而其还具有显著的不可再生性。我国蕴藏着丰富的稀土资源。自上世纪50年代以来，中国稀土工业取得了长足的发展，经过几代人的不断努力，现今我国已成为世界上最大的稀土资源开采生产、应用和贸易国⋯。稀土元素是元素周期表中镧系等元素的统称，共17种。按元素的原子量以及理化性质，又被分为轻、中、重稀土元素。因其具有独特的物理化学性质，稀土元素已被广泛应用干能源、材料、节能环保、航空航天和电子信息技术等领域，在现代工业中充当着“维生素”的角色。我国稀土资源储量约占世界总储

3、量的23％，较为丰富。但我国的稀土资源主要有资源赋存不均、资源类型较多、轻稀土伴生放射性元素对环境影响大、离子型的中重质稀土元素赋存条件差等特点。20世纪80年代以来，中国稀土工业迅速发展，开采、冶炼和应用技术方面取得多项研发成果。但在稀土行业快速发展的同时，我国仍为存在的问题付出了代价。这主要表现在稀土资源的过度开发、对生态环境的破坏严重、产业结构不合理以及价格严重背离应有价值等方面。针对稀土行业出现的问题现象，我国将提高稀土的科学开发利用水平和应用技术发展放在首要位置，着力于政策环境的营造从而加快推进

4、技术进步和产业升级，并努力打破环境问题瓶颈制约，为行业的可持续发展提供技术支撑。同时，国家也鼓励稀土相关的技术创新，环境友好的稀土开采分离技术得到积极开发。1稀土分离现状我国拥有得天独厚的天然稀土资源，然而由于稀土元素电子层结构相近，造成物理化学性质相似，在自然界中普遍以共生矿形式存在，导致稀土元素分离过程十分困难。在应用方面，稀土作为功能性材料添加大多需要高纯度单一元素，这对分离工艺提出了较高的要求。20世纪70年代，徐光宪教授开拓性的提出并创立了串级萃取理论，直至20世纪90年代，串级萃取已发展到非恒

5、定混合萃取比体系且普遍适用于轻、中、重质稀土元素。稀土分离流程在以澄清萃取槽改进为代表的一系列技术发展后体系分离系数逐渐提高，生产效率和环境得到改善。”1在稀土的萃取分离过程中，普遍应用溶剂萃取分离法。该方法由于其处理量大、较快的平衡速度以及良好的分离效果，已逐渐成为国内外应用于稀土工业中分离提纯稀土元素的主要方法，同时也是制备高纯度单一组分稀土化合物的主要方法之一。酸性磷型萃取剂自20世纪60年代末投入工业应用以来，较为常见的是P204(2-乙基己基磷酸)；自80年代起，P507(2一乙基己基膦酸单2一

6、乙基己基酯)逐步取代P204应用于单一稀土元素的分离。在分离过程中，P507萃取剂具有分离效果好、酸碱消耗小、处理量大和生产成本较低的优势。但在生产线建设中P507萃取剂的一次性投资费用较大”1。稀土萃取分离工艺始终以相对较好的分离效果、大规模的处理量、相对较低的成本以及环境友好和清洁生产为发展目标。现今常见的液一液稀土萃取技术和澄清槽式分离设备在萃取剂利用率、碱性污水排放等方面存在诸多问题。如何尽量减小工艺萃取量和总洗涤量，并且减小萃取设备容积进一步达到节约酸碱等化学品，应为下一步稀土产业需要改善的问题

7、”1。2微胶囊技术应用进展2．1微胶囊概述自20世纪五十年代第一代微胶囊投入使用，到目前微胶囊技术在多个领域的广泛应用，多角度的微胶囊制备路线已经取得一定的研究进展【51。其中生物类微胶囊的制备研究和应用尤为深入。目前微胶囊技术应用取得了一定成果，但其相对应的基础理论研究相对不足。另外我国微胶囊技术的研究仍处于起步阶段，与美国、13本等先进微胶囊生产工艺技术仍有一定差距。微胶囊的制备首先是将芯材物质在分散相中分散成微滴，然后以这些微滴为核心，使聚合物成膜材料形成一层薄膜，将芯材微滴包覆。这个过程称为微胶囊

8、化”1。依据芯材特性和对所需微胶囊的性能要求选择适当的微胶囊化方法，同时考虑制备因素。也可综合几种微胶囊化方法，将其中的有益性能优化，制备出适合实际需要的微胶囊产品。近年来微胶囊技术迅速发展，结合微胶囊技术与溶剂萃取技术的溶剂微胶囊技术也引起大量关注。相比于萃淋树脂，溶剂微胶囊在多方面有类似的优点，同时在萃取剂包覆率和有效避免乳化并强化相分离方面有明显的优势。因此，溶剂微胶囊在分离能力、操作简便程度以及设备简化方面都颇有研究价