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第52章 老一輩科學家的實力

  TBP試製成功,原料順利交到錢忠國手上。

  鋯鉿分離的液液萃取工藝,錢忠國心中早有完整框架,唯獨欠缺適配的萃取劑,如今萃取劑落地,終於輪到他落地實操。

  陳序年當晚回到宿舍,開啟電腦逐條梳理萃取工藝相關引數,相比、酸度、溫度、萃取級數、反萃條件逐一核對。

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  他無意藉著資料指點錢忠國,只是提前夯實自身知識儲備,這套工藝自己從未親手實操,後續研討不能露出外行破綻。

  次日上午,他動身去往錢忠國的辦公室。

  錢忠國正伏案演算,整張辦公桌鋪滿草稿紙,密密麻麻寫滿公式與工藝流程圖,老花鏡滑掛在鼻尖,手中鉛筆已經磨短大半。

  「錢老。」

  「坐。」錢忠國頭也未抬,筆尖依舊在紙面不停演算。

  陳序年落座,順勢掃過桌面,分配係數、相比、萃取級數的推導算式鋪滿稿紙,整套推導從熱力學基礎公式逐層延展,多處留白還備註著錢忠國自我推演的批註。

  錢忠國寫完最後一行算式,擱下筆向後靠在椅背上,抬手揉了揉酸澀的雙眼。

  「來得正好,幫我一起梳理思路。」

  他將草稿紙調轉方向,推至陳序年面前。

  「TBP萃取鋯鉿的原理不算複雜,依託兩種金屬離子在有機相中分配係數的差值實現分離,可難點在於鋯、鉿理化性質高度趨同,分離係數天然偏低。」他用筆輕點紙面,「氯化物、硝酸鹽兩套體系我全都推演過,氯化物體系分離效果太差,直接捨棄,硝酸體系的表現相對更優。」

  他翻到第二頁稿紙,紙上手繪著一條經過理論推算的特性曲線。

  「你看這裡,鋯與鉿硝酸鹽在TBP中分配係數的差距,根源只在離子半徑的細微區別:鋯離子半徑0.72埃,鉿0.71埃,僅僅相差0.01埃,卻造成二者和TBP的配位常數出現偏差。」

  他在曲線旁落筆標註數值:β≈8。

  「我預估分離係數在8上下,數值算不上突出,但完全能夠投入生產使用。」

  陳序年凝神細看整套推導邏輯,從離子半徑推導配位常數,再換算分配係數、核算分離係數,四層推導環環相扣,每一步都附帶計算公式與近似取值說明。錢忠國沒有任何實測資料支撐,僅憑理論演算算出關鍵引數。

  「相比該如何敲定?」陳序年開口詢問。

  「我測算過多組工況。」錢忠國翻過稿紙,頁面工整羅列2:1、1:1、1:2三組配比,每組資料附帶單級萃取率、鉿共萃率,數值精確到小數點後兩位,「相比2:1雖單級萃取效率更高,可鉿夾帶量同步上漲,分離效果大打折扣;1:2萃取能力不足,只能依靠堆砌萃取級數彌補產能,後續操作繁瑣、生產成本偏高。」

  他用筆在1:1配比下方畫上粗橫線:「1:1是最優配比。」

  陳序年沒有立刻表態,逐行核對三組演算過程,錢忠國數理功底紮實,每一處近似取值都標註誤差範圍,得出的結論有理有據。

  「那酸度控制區間呢?」

  「酸度耗費了我不少心思。」錢忠國向後翻過兩頁草稿,紙面繪製兩條相交曲線,「橫軸代表硝酸濃度,兩條曲線分別對應鋯萃取率、鉿共萃率,兩條曲線差值峰值對應的區間,就是最佳酸度。」

  他指尖落在兩線間距最大的區間位置:「5至7摩爾濃度區間,初次小試我打算選用6摩爾。」

  陳序年端詳手繪曲線,圖紙僅為示意、無實測資料佐證,無法精準定量計算,但曲線變化趨勢、極值區間的判斷全都準確無誤。

  「6摩爾取值合理。」陳序年說道,「酸度繼續抬升,TBP磷酸酯結構易在強酸環境下發生反應,萃取劑穩定性會受損。」

  錢忠國筆尖一頓,抬眼看向陳序年:「你怎麼清楚高酸度會破壞TBP穩定性?」

  「有機化學課本有相關內容,酯類遇強酸容易水解,TBP屬於磷酸酯,酸性超標會加速水解損耗。」

  錢忠國沉思片刻緩緩點頭:「這點我之前沒有深入考量,你說得沒錯,6摩爾既是萃取效率最優值,也是保障萃取劑穩定的安全臨界值,兩項條件剛好重合。」

  他取來紅鉛筆,在「6摩爾」旁增補備註:高酸度工況留意TBP水解損耗。

  陳序年暗自鬆了口氣,這番論斷依託基礎化學常識,不用借用未來資料,和錢忠國探討時,能用現有學識作答,就不必暴露自己預知最終工藝方案。

  「再來敲定萃取級數。」錢忠國翻出最後一頁疊代演算稿紙,「分離係數8、相比1:1條件下,單級鉿脫除率約75%~80%,原料鉿初始含量2.5%,最終需要降至0.01%以下。」

  他提筆快速演算級聯公式,逐級核算萃取損耗:「四級萃取能把鉿含量降至0.1%左右。」

  筆尖驟然停住,錢忠國緊鎖眉頭盯住最終得數:「0.1%,距離合格指標還差十倍。」

  實驗室陷入短暫靜默。

  「盲目疊加萃取級數價效比太低,越往後單級分離效率斷崖下滑。」錢忠國低聲自語,想要從0.1%降到0.01%,單靠TBP還要再加五至六級工序,投入成本得不償失。

  他向後倚靠座椅,雙手交疊放在腹前,仰頭望著天花板沉思。

  陳序年緘默不語,他清楚錢忠國順著理論推演,遲早會找到破局辦法。

  約莫半分鐘後,錢忠國豁然開口:「需要更換精製萃取劑,TBP在高純提純階段選擇性不足,末端精製工序要另尋路線。」

  視線從天花板落回桌面稿紙:「選用酮類萃取劑,酮對鉿的選擇性遠優於磷酸酯,MIBK甲基異丁基酮,恰好能用作末段精製萃取。」

  陳序年端坐不動,沒有接話。

  他心中思緒翻湧,昨夜查閱參考資料時,現成的成熟工藝正是四級TBP搭配一級MIBK精製。

  原本他以為需要由自己提點方案,可眼下錢忠國僅憑紙筆與海量理論儲備,一步步自主推匯出一模一樣的工藝路線。

  沒有資料庫參考,沒有精密計算機輔助,缺少前人相關文獻支撐,僅憑六十二歲的閱歷與數十年科研積澱。