冶金设备基础第7章-萃取.ppt

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1、1FacultyofMaterialsandMetallurgicalEngineeringKunmingUniversityofScienceandTechnology多媒体教学课程：冶金设备基础昆明理工大学材料与冶金工程学院任课教师：徐瑞东第9章萃取学习目的与要求了解萃取分配比、相比、萃取速率、萃取因子、分离系数等概念。了解萃取剂的分类和选择原则。掌握几种主要萃取方式的流程。掌握错流萃取、逆流萃取的物料衡算，操作线方程以及理论级数的计算(计算法和图解法)。了解箱式混合澄清槽等萃取设备的构造及工作原理。反应

2、体系矿石散料浸出剂能量固体与液体充分混合反应后的悬浮液液固分离9.1萃取过程的基本概念(1)萃取的定义(2)萃取的应用用于处理从矿石原料浸出或分解等过程中得到的含杂质溶液。如钒、铟、铊、锗和碲的提取和净化；铜和钨的提取；镍和钴的分离；钽和铌、锆和铪、钼和铼的提取和分离；稀土和铂族元素的提取、分离和净化。有机溶剂(萃取剂S)、被萃取的水溶液、相对密度、澄清分层、有机相(萃取相)，水相(萃余相)、分离、净化或富集。(3)萃取操作过程萃取洗涤：除去萃取相中的杂质反萃取：萃取剂再生利用单级混合-澄清萃取1-混合室2-

3、澄清室被萃取物或溶质(A)：可溶的组分惰性组分(B)：不溶或难溶的组分萃取溶剂(S)载体：若B和S不互溶，均可称为载体水相(萃余相)组成：B有机相(萃取相)组成：A和S以稀醋酸水溶液的分离为例说明工业萃取过程9.1.1基本概念1.分配比2.萃取速率3.基本参数相比R萃取因数e萃取分率q4.分离系数分配比(D)---在萃取平衡时，被萃取物在有机相的总浓度和在水相中的总浓度之比称为分配比。萃取速率---被萃取物在单位时间内由水相转入到有机相的质量。相比R:有机相体积V0与水相体积Vw之比萃取因数e:萃取液中溶液的

4、量与萃余液中溶液的量之比萃取分率q:被萃取物进入到有机相中的量与两相中被萃取物的总量的百分比分离系数:在同一体系中有两种溶质A和B，它们的分配比分别为DA和DB。βA/B表明了两种溶质在有机相的平衡浓度之比与在水相的平衡浓度之比，表明了两种溶质的分离效率。βA/B≈1,两种溶质难于完全不能分离；βA/B》1或βA/B《1,两种溶质容易分离。9.1.2萃取剂的分类及选择原则中性萃取剂酸性萃取剂(阳离子交换剂)螯合萃取剂碱性萃取剂(阴离子交换剂)1.萃取剂的分类2.萃取剂选择原则(1)对被萃取的金属有较高的选择性

5、(2)有较大的萃取容量(3)相对密度小、粘度低，表面张力大；沸点高，蒸气压小；在水中溶解度小(4)化学稳定性好，不易水解，毒性小，腐蚀性小(5)反萃取(再生)容易，不生产第三相(6)来源丰富，制备、纯化以及价廉9.2萃取工艺流程及计算使用两种或两种以上萃取剂的混合物来萃取某一金属离子或其化合物，其萃取性能超过单个萃取剂单独使用时的效果。萃取工艺流程单级萃取多级萃取错流萃取逆流萃取分馏萃取回流萃取水相与有机相流动方式水相和有机相接触的次数协同萃取混合物萃取剂的萃取效果错流萃取：每一级都加入新的萃取剂的萃取。9.

6、2.1错流萃取错流萃取流动方式物料衡算：衡算原则：原液中溶质的量+溶剂中溶质A的量=萃余相中溶质A的量+萃取相中溶质A的量错流萃取级数错流萃取理论级数图解法计算法理论级数计算方法逆流萃取:有机相和水相逆流通过多级萃取室的萃取。9.2.2逆流萃取物料衡算：逆流萃取流动方式图解法计算法理论级数计算方法逆流萃取理论级数前提条件：1.分配比D为定值即D=D1=D2····=Dn2.萃取过程两相体积恒定逆流萃取级数例6-1用5%TBP煤油溶剂，按相比逆流萃取分离钍铀，已知料液成分U3O8为10g/dm3，ThO2170

7、g/dm3，D=3，求欲使残液中U3O8达0.00642g/dm3，需要几级萃取？解：9.2.3分馏萃取12345水相出口料液F萃取段洗涤段有机相出口WERS特点：料液从中间加入，水相和有机相从两端流出，萃取和洗涤同时在一个设备中完成。当βA/B较大时，同时可得到纯A和纯B，收率很高应用最广。分馏萃取示意图例：在单级萃取器中用纯溶剂S从A、B两组分混合液中提取溶质组分A。已知：溶剂用量S=100kg，料液处理量F=100kg，其中A的含量为40kg，萃余液中A的质量分数为0.2，选择性系数β=8,试求组分A的

8、萃取率.解：组分A的萃取率为:单级萃取对体系物料进行衡算，则有：单级萃取9.3萃取设备9.3.1萃取设备分类及选型1.萃取设备的分类按液流接触方式划分按相分散动力划分逐级接触式：混合澄清器连续接触式：萃取塔重力式机械搅拌式机械振动式脉冲式离心式2.萃取设备的选型萃取设备的选择9.3.2混合澄清器(1)箱式混澄器的结构(2)箱式混澄器的工作原理整体：逆流流动同级内：并流流动简单箱式混澄器321水相进口