Экстракционное разделение циркония и гафния трибутилфосфатом

5. Порядок выполнения работы.

Эта глава является основой для выполнения курсовой работы. Глава построена в порядке соответствующему ходу выполнения вашей работы. В этой главе мы ограничимся разбором одной из таких задач — задачи экстракционного разделения циркония и гафния трибутилфосфатом [1]. На этой задаче мы последовательно рассмотрим все логические и вычислительные операции, характерные для процедуры оптимизации. Всякая задача начинается с формулировки.

5.1. Предпланирование эксперимента

В понятие предпланирование эксперимента входит детальное рассмотрение объекта и предмета исследования. Выделение проблемы, и возможные пути её решения. Рассмотрим пример.

Задача получения циркония с низким содержанием гафния возникла в связи с использованием циркония и его сплавов как конструкционного материала для ядерных реакторов. Конструкционные материалы должны иметь хорошие механические свойства и быть коррозионностойкими к действию теплоносителей. Так как мощность реакторов пропорциональна количеству имеющихся в них нейтронов, поглощение нейтронов конструкционными материалами должно быть небольшим. Цирконий и его сплавы являются, чуть ли не единственными материалами, удовлетворяющими этим требованиям. Гафний, обладая близкими с цирконием химическими свойствами, довольно сильно поглощает нейтроны.

Циркониевые руды содержат 1—3% гафния, однако содержание гафния в цирконии, используемого как конструкционный материал, не должно превышать сотых долей процента.

Экстракционные методы разделения циркония и гафния нашли широкое применение в технологии получения этих металлов. По одному из наиболее распространенных вариантов технологии экстракция проводится раствором трибутилфосфата (ТБФ) в инертном разбавителе из азотнокислых растворов. Однако условия процесса, предлагаемые различными авторами для статической экстракции и одностадийного разделения, в большой степени различаются. Не удивительно поэтому, что величина параметра оптимизации, характеризующего процесс разделения — коэффициента разделения металлов, лежит в диапазоне от 4 до 21.

5.2. Выбор параметра оптимизации. Описание параметра оптимизации

Рассмотрим теперь вопрос о параметре оптимизации для данной задачи. В этом случае, как и всегда, сначала обсуждается все множество откликов (параметров), известное по литературным данным и из опыта экспериментатора. Затем делается попытка построить единственный параметр оптимизации, а если это не удается, то приходится использовать некоторое обобщение.

Экстракция относится к классу разделительных процессов, а для них предложено несколько десятков параметров — технологических, термодинамических, экономических, статистических и т. д. Общими и существенными характеристиками разделительных процессов являются полнота извлечения ценного компонента, производительность по готовому продукту и качество продукта. Рост любой из них приводит к падению других характеристик [4].

В настоящем исследовании мы также имеем дело с количеством (полнота извлечения) и качеством (низкое содержание гафния) продукта. В схеме классификации параметров оптимизации (гл. 2) характеристики количества и качества продукта отнесены к группе технико-технологических параметров. Если только ограничиться параметрами этой группы, то следует учитывать, что они недостаточно универсальны, не учитывают экономику процесса. Но их использование вполне допустимо при решении конкретных задач типа оптимизации отдельных стадий, основных операций и т. д. Параметры оптимизации этой группы просты, легко вычисляемы и имеют ясный