有色冶金中萃取新技術(shù)的應(yīng)用分析

郝文彬

(陜西五洲礦業(yè)有限公司,陜西商洛 726403)

有色冶金中萃取新技術(shù)的應(yīng)用分析

郝文彬

(陜西五洲礦業(yè)有限公司,陜西商洛 726403)

社會生產(chǎn)多樣化發(fā)展,對有色冶金提存的要求越發(fā)嚴(yán)格,隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,現(xiàn)在已經(jīng)由更多新型技術(shù)被應(yīng)用到有色冶金中。其中萃取新技術(shù)是現(xiàn)在比較常用的一種,從總體上來看雖然取得了一定的效果,但是仍存在一定的問題,為了能夠提高其在有色冶金中起到的效用,必須要對萃取新技術(shù)進(jìn)行全面的分析,對各項技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化改善。本文針對幾種萃取新技術(shù)在有色冶金中的應(yīng)用進(jìn)行了分析。

有色冶金 萃取 冶金技術(shù)

萃取技術(shù)在有色冶金提存中的應(yīng)用已經(jīng)取得了一定的效果，但是從實際需求來看，常規(guī)萃取技術(shù)已經(jīng)不能完全滿足有色冶金提純的需求，需要進(jìn)一步加強對萃取新技術(shù)的研究，使其不斷完善，爭取更好的促進(jìn)有色冶金行業(yè)的發(fā)展。

1 萃取新技術(shù)在有色冶金中應(yīng)用現(xiàn)狀

萃取技術(shù)在較早的時間就已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，如輕工業(yè)、化工業(yè)、食品行業(yè)以及藥品行業(yè)等，其在有色冶金行業(yè)中的應(yīng)用相對較晚，并且是應(yīng)用在核燃料富集與提純上。隨著有色冶金行業(yè)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的萃取技術(shù)已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)需求，處了核燃料富集與提純外，有色冶金的其他領(lǐng)域?qū)腿〖夹g(shù)的需求越來越大。萃取新技術(shù)的發(fā)展，以及其在有色冶金中的應(yīng)用，與傳統(tǒng)萃取技術(shù)相比效率更高，但是部分新技術(shù)在應(yīng)用過程中還存在一定的缺陷與不足，需要對其做進(jìn)一步的研究與改進(jìn)。很多萃取新技術(shù)并沒有工業(yè)化，想要有效解決此類技術(shù)在工業(yè)化中應(yīng)用的障礙，需要結(jié)合有色冶金提存生產(chǎn)的特點來進(jìn)行分析，探尋萃取方法的機理，對萃取新技術(shù)的應(yīng)用不斷進(jìn)行優(yōu)化。

2 萃取新技術(shù)在有色冶金中的應(yīng)用

2.1 膜萃取技術(shù)

膜萃取是應(yīng)用比較早的一種萃取技術(shù)，將膜分離與液液萃取相結(jié)合的一種新型分離技術(shù)，在進(jìn)行萃取時，萃取劑并不會與料液直接接觸，萃取相與料液相分別在膜兩側(cè)流動，整個傳質(zhì)過程可以分為簡單的溶解擴散過程與化學(xué)位差推動傳質(zhì)兩步。其中，流動載體的能量主要由化學(xué)反應(yīng)來提供，使其能夠由低濃度向高濃度區(qū)域輸送溶質(zhì)，這對于有色冶金生產(chǎn)中具有重要意義。膜萃取技術(shù)的應(yīng)用，可以同時發(fā)生界面化學(xué)反應(yīng)與擴散反應(yīng)，并且即使被遷移物質(zhì)濃度比較低，只要反應(yīng)中存在溶質(zhì)，就會存有很大的推動力。此將膜萃取技術(shù)應(yīng)用在有色冶金中，可以有效減少萃取劑在物料相中存在的夾帶損失，在萃取過程中不會受到“液泛”的限制，同時受到“返混”的影響比較小，可以有效提高單位體積傳質(zhì)的速率[1]。

2.2 雙水相萃取技術(shù)

雙水相萃取原理與水-有機相萃取原理相近，利用物質(zhì)在兩相間選擇性分配來完成物質(zhì)的分離，但是雙水相萃取體系具有更大的優(yōu)勢。在雙水相萃取體系中，物質(zhì)受到電荷作用、表面性質(zhì)以及氫鍵、離子鍵等影響，使得上下相濃度不同完成物質(zhì)的分離。基于雙水相萃取原理近年來逐漸有多種萃取新技術(shù)被應(yīng)用到有色冶金中，如基于水溶性高聚物的雙水相萃取，主要是利用水溶性高聚物在無機鹽存在情況下可以分解為兩相的性質(zhì)，在完成主族元素、第一過渡系元素萃取分離的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了對第二、三過渡洗元素以及稀有元素離子的萃取。例如對Th(Ⅳ)、U(Ⅵ)、La(Ⅲ)、V(Ⅴ)、Mo(Ⅵ)等金屬離子在PEC-(NH4)2SO4-Ar-senazoI體系中的萃取，通過對相應(yīng)條件的控制，完成了Th(Ⅳ)與U(Ⅵ)，La(Ⅲ)、V(Ⅴ)混合離子之間的萃取分離[2]。

2.3 離心萃取技術(shù)

離心萃取技術(shù)在有色冶金中的應(yīng)用也比較早，對其的研究與優(yōu)化主要體現(xiàn)在設(shè)備的創(chuàng)新，在溶劑萃取生產(chǎn)主要應(yīng)用設(shè)備包括箱式設(shè)備、塔式設(shè)備以及離心萃取器等，不同的設(shè)備裝置所起到的作用不同。其中，箱式設(shè)備與塔式設(shè)備主要用于實現(xiàn)兩相混合與分相，離心萃取器則主要是在離心力場中實現(xiàn)兩相混合與分相。離心萃取器與箱式、塔式設(shè)備相比，在實際應(yīng)用上分相性能更佳，可操作流比范圍相對較寬，并且達(dá)到傳質(zhì)平衡時間短，傳質(zhì)效率相對較高。并且在對部分化學(xué)性質(zhì)比較相近的元素進(jìn)行萃取分離，離心萃取器所具有的效果更好。例如對含銦、鋅以及鐵等組分組的硫酸溶液中銦元素的萃取，其中料液中鐵含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于銦含量，如果是選擇用平衡萃取，最終鐵與銦很難得到有效分離。基于銦傳質(zhì)速度遠(yuǎn)大于鐵的特點，可以選擇用費平衡萃取方法實現(xiàn)鐵與銦的分離。非平衡萃取要求帶分離的兩種物質(zhì)在傳質(zhì)速度上應(yīng)有足夠大的差別，并且必須要選擇合適的萃取設(shè)備，保證設(shè)備可以滿足兩相液體迅速蔥粉混合接觸，同時又可以使得混合液及時分相，控制好兩相接觸時間，在所有萃取設(shè)備中，離心萃取器具有的效果最好[3]。

2.4 物力場強化萃取技術(shù)

利用微波、電場、超聲波以及磁場對萃取過程進(jìn)行強化，可以有效提高萃取效率，縮短萃取時間，并且可以實現(xiàn)環(huán)保萃取，降低對環(huán)境的影響。第一，超聲波對萃取分離強化作用，主要是因為超聲空化，現(xiàn)在已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到有色冶金中，能夠提高生產(chǎn)效率并降低生產(chǎn)成本。例如利用超聲波對鋅礦進(jìn)行萃取，可以加快提取速度，并且超聲空化引起的聲沖流與微輻射流使得傳質(zhì)邊界厚度變小，進(jìn)而能夠促進(jìn)固體內(nèi)微空擴散得到強化。第二，磁場強化可以改變物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)，對其物理性質(zhì)造成影響。抗磁性物質(zhì)性質(zhì)在經(jīng)過磁場處理后，分子勢壘會降低，內(nèi)聚力減小，組紫紅引起宏觀物性發(fā)生變化。例如物體表面張力減小，增加擴散系數(shù)，使得溶解速度加快，滲透壓得到提高，最終可以達(dá)到提高萃取效率的目的。

3 結(jié)語

為滿足社會生產(chǎn)需求，傳統(tǒng)的萃取技術(shù)已經(jīng)不能完全滿足有色冶金的需求，必須要在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行更進(jìn)一步的研究，爭取不斷完善各類萃取技術(shù)，提高有色冶金生產(chǎn)的效率。現(xiàn)在已經(jīng)有更多新型萃取技術(shù)被用于有色冶金生產(chǎn)中，企業(yè)應(yīng)結(jié)合自身實際情況來合理選擇萃取技術(shù)，并配置優(yōu)質(zhì)的萃取設(shè)備，爭取更好的促進(jìn)行業(yè)發(fā)展。

[1]趙萬軍.萃取新技術(shù)在有色冶金中的運用研究[J].科技資訊, 2012,18:6.

[2]盧友中.萃取新技術(shù)在有色冶金中的應(yīng)用[J].上海有色金屬,2007, 03:137-140.

[3]陳明麗.固相萃取新技術(shù)與痕量金屬分離富集及形態(tài)分析研究[D].東北大學(xué),2010.

郝文彬(1974—),男,陜西延安人,大專,工作單位:陜西五洲礦業(yè)有限公司,廠長。