本书共五讲,内容包括:萃取原理概述、油水分离设备的制造方法、油水分离设备中第三相过滤装置的优化设计、高效萃取关键部件的设计与安装、多级萃取设备的组装方法。
潘从明
1970年出生,金川集团铜业有限公司提纯工序工序长,贵金属冶炼特级技师,有色冶金正高级工程师,国家级技能大师,甘肃省总工会兼职副主席。
曾获“全国劳动模范”“全国五一劳动奖章”“全国最美职工”“中华技能大奖”“全国技术能手”“国家科学技术进步奖二等奖”等荣誉和称号。
他能从铜镍冶炼“废渣”中同时提取8种以上稀贵金属;发明了铂族金属精炼的“颜色判断法”是仅凭溶液颜色就能准确判断 99.99%的产品纯度;主创的“镍阳极泥中铂钯铑铱绿色高效提取技术”填补了国内贵金属资源综合利用的技术空白,累计创造经济效益12亿元以上。他长期致力于贵金属一次资源和二次资源的清洁、环保、高效处理技术及装备的研发与应用,改变了我国贵金属冶炼长期依赖国外技术的局面;先后承担国家和省(部)级重点科研项目9项,完成各类创新项目228项,拥有国家授权专利36项,发表核心期刊论文20篇,出版图书1部,成功培养了200余名贵金属冶炼人才,是集贵金属冶炼生产操作、技术与装备研发、产业化建设、技能培养等于一身的高层次、多元化技能人才,为推动我国贵金属冶金技术向“高、精、尖”方向发展作出了突出贡献。
第一讲
萃取原理概述
萃取是化工、制药、石化、冶金等行业常见的生产工艺之一,因其具有提取率高、萃取剂可重复利用等优点,常用于从含有多种杂质的溶液中提取目标产品。
一、萃取的基本原理
传质原理表明,物质总是倾向于从难溶体系进入易溶体系,这也被称为传质动力,是萃取的理论基础。共同溶解于水相中的产品和杂质,在某种溶剂中的溶解度差异很大,并且该溶剂与水相不相溶,两者密度差异较大。具有如此性质的溶剂,被称为萃取剂。
萃取是利用产品和杂质在萃取剂和水相中溶解度的差异,完成对产品的选择性提取。萃取原理如图1所示,当萃取发生时,原来溶解在水相中的产品,在传质动力的驱动下,开始向萃取剂中运动,而其他杂质在萃取剂中的溶解度很小、传质阻力大,便继续留在水相中。
需要注意的是,萃取剂因与水相不相溶,在静置状态下会与水相形成分层。此时,传质仅发生在分界面附近,远离分界面的萃取剂和水相无法接触,便无法完成传质。因此,需要在特定设备中,通过搅拌、晃动等外力打破这种分层,使萃取剂分散为如图1(a)所示的液滴的形式,充分与水相接触。萃取剂形成的液滴粒径越小,与水相的接触面积就越大,越有利于传质充分进行。
传质完成后,需要将溶解了产品的萃取剂和残留杂质的水相分离,再各自进行处理,才能达到提取的目的。因萃取剂和水相有密度差异,当静置一段时间后,两者会自行分层。萃取剂和水相的密度差异越大,分层越容易,消耗时间越短,越有利于萃取生产。
二、萃取工艺的优点
综上所述,相对于化学沉淀法等传统工艺而言,萃取工艺的优点如下。
(1)选择性好。不同的萃取剂对于产品或杂质的溶解性不同,溶解性差异越大,选择性越好,越有利于实现高效提取和分离。
(2)容易实现自动化连续作业。在萃取设备性能优异的前提下,无论是萃取,还是分层,抑或是后续处理,都可以实现自动化连续生产。当然,这也对萃取设备提出了更高的要求。
(3)分离后的萃取剂经处理后可以循环利用,大大降低了成本。由此可见,如何使萃取剂和水相精准、高效分离,是实现萃取剂高效循环利用的另一关键。