冶金設(shè)備基礎(chǔ)第7章-萃取課件

1FacultyofMaterialsandMetallurgicalEngineeringKunmingUniversityofScienceandTechnology多媒體教學(xué)課程：冶金設(shè)備基礎(chǔ)任課教師：徐瑞東第9章萃取

學(xué)習(xí)目的與要求了解萃取分配比、相比、萃取速率、萃取因子、分離系數(shù)等概念。了解萃取劑的分類和選擇原則。掌握幾種主要萃取方式的流程。掌握錯(cuò)流萃取、逆流萃取的物料衡算，操作線方程以及理論級(jí)數(shù)的計(jì)算(計(jì)算法和圖解法)。了解箱式混合澄清槽等萃取設(shè)備的構(gòu)造及工作原理。不含固體顆粒的清夜凈化方法置換法中和法吸附法萃取法活性炭吸附樹脂吸附

反應(yīng)體系礦石散料浸出劑

能量

固體與液體充分混合反應(yīng)后的懸浮液液固分離9.1萃取過程的基本概念(1)萃取的定義(2)萃取的應(yīng)用用于處理從礦石原料浸出或分解等過程中得到的含雜質(zhì)溶液。如釩、銦、鉈、鍺和碲的提取和凈化；銅和鎢的提??；鎳和鈷的分離；鉭和鈮、鋯和鉿、鉬和錸的提取和分離；稀土和鉑族元素的提取、分離和凈化。有機(jī)溶劑(萃取劑S)、被萃取的水溶液、相對(duì)密度、澄清分層、有機(jī)相(萃取相)，水相(萃余相)、分離、凈化或富集。(3)萃取操作過程萃取洗滌：除去萃取相中的雜質(zhì)反萃?。狠腿┰偕?.1.1基本概念1.分配比2.萃取速率3.基本參數(shù)相比R萃取因數(shù)e萃取分率q4.分離系數(shù)分配比(D)---在萃取平衡時(shí)，被萃取物在有機(jī)相的總濃度和在水相中的總濃度之比稱為分配比。萃取速率---被萃取物在單位時(shí)間內(nèi)由水相轉(zhuǎn)入到有機(jī)相的質(zhì)量。相比R:有機(jī)相體積V0與水相體積Vw之比萃取因數(shù)e:萃取液中溶液的量與萃余液中溶液的量之比萃取分率q:被萃取物進(jìn)入到有機(jī)相中的量與兩相中被萃取物的總量的百分比分離系數(shù):在同一體系中有兩種溶質(zhì)A和B，它們的分配比分別為DA和DB。βA/B表明了兩種溶質(zhì)在有機(jī)相的平衡濃度之比與在水相的平衡濃度之比，表明了兩種溶質(zhì)的分離效率。βA/B≈1,兩種溶質(zhì)難于完全不能分離；βA/B》1或βA/B《1,兩種溶質(zhì)容易分離。9.1.2萃取劑的分類及選擇原則中性萃取劑酸性萃取劑(陽離子交換劑)螯合萃取劑堿性萃取劑(陰離子交換劑)1.萃取劑的分類

2.萃取劑選擇原則(1)對(duì)被萃取的金屬有較高的選擇性(2)有較大的萃取容量(3)相對(duì)密度小、粘度低，表面張力大；沸點(diǎn)高，蒸氣壓??；在水中溶解度小(4)化學(xué)穩(wěn)定性好，不易水解，毒性小，腐蝕性小(5)反萃取(再生)容易，不生產(chǎn)第三相(6)來源豐富，制備、純化以及價(jià)廉9.2萃取工藝流程及計(jì)算使用兩種或兩種以上萃取劑的混合物來萃取某一金屬離子或其化合物，其萃取性能超過單個(gè)萃取劑單獨(dú)使用時(shí)的效果。萃取工藝流程單級(jí)萃取多級(jí)萃取錯(cuò)流萃取逆流萃取分餾萃取回流萃取水相與有機(jī)相流動(dòng)方式水相和有機(jī)相接觸的次數(shù)協(xié)同萃取混合物萃取劑的萃取效果錯(cuò)流萃取級(jí)數(shù)錯(cuò)流萃取理論級(jí)數(shù)圖解法計(jì)算法理論級(jí)數(shù)計(jì)算方法逆流萃取:有機(jī)相和水相逆流通過多級(jí)萃取室的萃取。9.2.2逆流萃取物料衡算：逆流萃取流動(dòng)方式圖解法計(jì)算法理論級(jí)數(shù)計(jì)算方法逆流萃取理論級(jí)數(shù)前提條件：1.分配比D為定值即D=D1=D2····=Dn2.萃取過程兩相體積恒定逆流萃取級(jí)數(shù)9.2.3分餾萃取12345水相出口料液F萃取段洗滌段有機(jī)相出口WERS特點(diǎn)：料液從中間加入，水相和有機(jī)相從兩端流出，萃取和洗滌同時(shí)在一個(gè)設(shè)備中完成。當(dāng)βA/B較大時(shí)，同時(shí)可得到純A和純B，收率很高應(yīng)用最廣。分餾萃取示意圖例：在單級(jí)萃取器中用純?nèi)軇㏒從A、B兩組分混合液中提取溶質(zhì)組分A。已知：溶劑用量S=100kg，料液處理量F=100kg，其中A的含量為40kg，萃余液中A的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2，選擇性系數(shù)β=8,試求組分A的萃取率.解：組分A的萃取率為:單級(jí)萃取對(duì)體系物料進(jìn)行衡算，則有：?jiǎn)渭?jí)萃取2.萃取設(shè)備的選型萃取設(shè)備的選擇9.3.2混合澄清器(1)箱式混澄器的結(jié)構(gòu)(2)箱式混澄器的工作原理整體：逆流流動(dòng)同級(jí)內(nèi)：并流流動(dòng)簡(jiǎn)單箱式混澄器321水相進(jìn)口水相出口有機(jī)相進(jìn)口有機(jī)相出口9.3.3萃取塔脈沖萃取塔往復(fù)振動(dòng)篩板塔(1)萃取塔的工作原理水相和有機(jī)相分別萃取塔的頂部和底部加入，兩相在塔內(nèi)篩孔切割作用下進(jìn)行混合萃取和澄清分離，得到附帶有機(jī)相和萃余液，也稱內(nèi)脈沖萃取塔。

(2)萃取塔的類型往復(fù)振動(dòng)篩板萃取塔有機(jī)相水相附帶有機(jī)相萃余液9.3.5離心萃取器

水相和有機(jī)相分別從離心萃取器的底部進(jìn)入，在離心萃取器內(nèi)進(jìn)行混合萃取，在離心力的作用下進(jìn)行澄清分離，得到附帶有機(jī)相和萃余液。(2)離心萃取器的工作原理(1)離心萃取器的結(jié)構(gòu)BXP型離心萃取器有機(jī)相入口有機(jī)相出口重相入口重相出口(3)圓筒式離心萃取器的特點(diǎn)1.轉(zhuǎn)鼓直徑較小、轉(zhuǎn)速較低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于制造。2.單臺(tái)單級(jí)設(shè)備，多級(jí)逆流操作可由單級(jí)串聯(lián)而成，級(jí)數(shù)不受限制，適于多種萃取體系。3.轉(zhuǎn)鼓是上懸式，浸在液體中轉(zhuǎn)動(dòng)件沒有動(dòng)密封問題。4.液體通道的截面積較大，處理理大，而且適于處理含有一定量固體顆粒的料液。優(yōu)點(diǎn)設(shè)備因是單臺(tái)單級(jí)設(shè)備，每臺(tái)設(shè)備都有單獨(dú)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其占地面積，容機(jī)滯留量、易損件消耗都相應(yīng)有所增加；而且由于轉(zhuǎn)鼓直徑較小，轉(zhuǎn)速較低，其分離因數(shù)均小于500。缺點(diǎn)：萃取設(shè)備特點(diǎn)應(yīng)用范圍逐級(jí)接觸式混合澄清級(jí)效率高，處理能力大，操作彈性好溶劑滯留量大，占地面積大，費(fèi)用高連續(xù)接觸式脈沖篩板處理能力大,容積效率高，塔內(nèi)無運(yùn)動(dòng)部件難處理兩相密度差小的體系，不能高流比操作，對(duì)乳化無法往復(fù)振動(dòng)處理能力大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作彈性好轉(zhuǎn)盤塔處理能力大，效率較高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單離心萃取設(shè)備體積小，傳質(zhì)效率高，溶劑滯留量小，適合兩相密度差小的體系結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造和維修費(fèi)高幾種萃取設(shè)備的特點(diǎn)和應(yīng)用范圍1.分配比2.萃取速率3.基本參數(shù)相比R萃取因數(shù)e萃取分率q4.分離系數(shù)2、萃取的基本概念3.萃取劑的選擇原則中性萃取劑酸性萃取劑(陽離子交換劑)螯合萃取劑堿性萃取劑(陰離子交換劑)1.萃取劑的分類

2.萃取劑選擇原則(1)對(duì)被萃取的金屬有較高的選擇性(2)有較大的萃取容量(3)相對(duì)密度小、粘度低，表面張力大；沸點(diǎn)高，蒸氣壓小，閃點(diǎn)高；在水中溶解度小(4)化學(xué)穩(wěn)定性好，不易水解，毒性小，腐蝕性小(5)反萃取容易，不發(fā)生乳化，不生產(chǎn)第三相(6)來源豐富，制備、純化、再生容易以及價(jià)廉三、萃取設(shè)備1.萃取設(shè)備的分類按液流接觸方式劃分按相分散動(dòng)力劃分逐級(jí)接觸式：混合澄清器連續(xù)接觸式：萃取塔重力式機(jī)械攪拌式機(jī)械振動(dòng)式脈沖式離心式2.萃取設(shè)備的選型混合澄清器萃取塔轉(zhuǎn)盤塔離心萃取