TBP试制成功,原料顺利交到钱忠国手上。锆铪分离的液液萃取工艺,钱忠国心中早有完整框架,唯独欠缺适配的萃取剂,如今萃取剂落地,终于轮到他落地实操。陈序年当晚回到宿舍,打开电脑逐条梳理萃取工艺相关参数,相比、酸度、温度、萃取级数、反萃条件逐一核对。他无意借着数据指点钱忠国,只是提前夯实自身知识储备,这套工艺自己从未亲手实操,后续研讨不能露出外行破绽。次日上午,他动身去往钱忠国的办公室。钱忠国正伏案演算,整张办公桌铺满草稿纸,密密麻麻写满公式与工艺流程图,老花镜滑挂在鼻尖,手中铅笔已经磨短大半。「钱老。」「坐。」钱忠国头也未擡,笔尖依旧在纸面不停演算。陈序年落座,顺势扫过桌面,分配系数、相比、萃取级数的推导算式铺满稿纸,整套推导从热力学基础公式逐层延展,多处留白还备注着钱忠国自我推演的批注。钱忠国写完最后一行算式,搁下笔向后靠在椅背上,擡手揉了揉酸涩的双眼。「来得正好,帮我一起梳理思路。」他将草稿纸调转方向,推至陈序年面前。「TBP萃取锆铪的原理不算复杂,依托两种金属离子在有机相中分配系数的差值实现分离,可难点在于锆、铪理化性质高度趋同,分离系数天然偏低。」他用笔轻点纸面,「氯化物、硝酸盐两套体系我全都推演过,氯化物体系分离效果太差,直接舍弃,硝酸体系的表现相对更优。」他翻到第二页稿纸,纸上手绘着一条经过理论推算的特性曲线。「你看这里,锆与铪硝酸盐在 TBP中分配系数的差距,根源只在离子半径的细微区别:锆离子半径 埃,铪 埃,仅仅相差 埃,却造成二者和 TBP的配位常数出现偏差。」他在曲线旁落笔标注数值:≈8。「我预估分离系数在 8上下,数值算不上突出,但完全能够投入生产使用。」 陈序年凝神细看整套推导逻辑,从离子半径推导配位常数,再换算分配系数、核算分离系数,四层推导环环相扣,每一步都附带计算公式与近似取值说明。钱忠国没有任何实测数据支撑,仅凭理论演算算出关键参数。「相比该如何敲定?」陈序年开口询问。「我测算过多组工况。」钱忠国翻过稿纸,页面工整罗列 2:1、1:1、1:2三组配比,每组数据附带单级萃取率、铪共萃率,数值精确到小数点后两位,「相比 2:1虽单级萃取效率更高,可铪夹带量同步上涨,分离效果大打折扣;1:2萃取能力不足,只能依靠堆砌萃取级数弥补产能,后续操作繁琐、生产成本偏高。」他用笔在 1:1配比下方画上粗横线:「1:1是最优配比。」陈序年没有立刻表态,逐行核对三组演算过程,钱忠国数理功底扎实,每一处近似取值都标注误差范围,得出的结论有理有据。「那酸度控制区间呢?」「酸度耗费了我不少心思。」钱忠国向后翻过两页草稿,纸面绘制两条相交曲线,「横轴代表硝酸浓度,两条曲线分别对应锆萃取率、铪共萃率,两条曲线差值峰值对应的区间,就是最佳酸度。」他指尖落在两线间距最大的区间位置:「5至 7摩尔浓度区间,初次小试我打算选用 6摩尔。」陈序年端详手绘曲线,图纸仅为示意、无实测数据佐证,无法精准定量计算,但曲线变化趋势、极值区间的判断全都准确无误。「6摩尔取值合理。」陈序年说道,「酸度继续擡升,TBP磷酸酯结构易在强酸环境下发生反应,萃取剂稳定性会受损。」钱忠国笔尖一顿,擡眼看向陈序年:「你怎么清楚高酸度会破坏 TBP稳定性?」「有机化学课本有相关内容,酯类遇强酸容易水解,TBP属于磷酸酯,酸性超标会加速水解损耗。」钱忠国沉思片刻缓缓点头:「这点我之前没有深入考量,你说得没错,6摩尔既是萃取效率最优值,也是保障萃取剂稳定的安全临界值,两项条件刚好重合。」他取来红铅笔,在「6摩尔」旁增补备注:高酸度工况留意 TBP水解损耗。陈序年暗自松了口气,这番论断依托基础化学常识,不用借用未来数据,和钱忠国探讨时,能用现有学识作答,就不必暴露自己预知最终工艺方案。「再来敲定萃取级数。」钱忠国翻出最后一页叠代演算稿纸,「分离系数 8、相比 1:1条件下,单级铪脱除率约 75%~80%,原料铪初始含量 2.5%,最终需要降至 %以下。」他提笔快速演算级联公式,逐级核算萃取损耗:「四级萃取能把铪含量降至 0.1%左右。」笔尖骤然停住,钱忠国紧锁眉头盯住最终得数:「0.1%,距离合格指针还差十倍。」
