3.3.Выщелачивание

Под выщелачиванием понимают процесс извлечения компонента из твердого пористого тела с помощью избирательного растворителя. В качестве избирательных растворителей наиболее часто используют воду или водные растворы неорганических кислот, органические растворители.

Выщелачивание является, в частности, первой стадией химической переработки сырья, из которого этим способом извлекают ценные компоненты, отделяемые от инертного материала (пустой породы). При переработки минерального сырья при взаимодействии избирательного растворителя с исходным твердым материалом образуются гетерогенные системы, называемые пульпами В пищевой технологии, в случае переработки растительного сырья, обезжиренный остаток называется шротом. Затем полученные растворы выделяемых подвергают выпариванию и кристаллизации, и в результате получают компоненты в чистом виде.

3.3.1.Физические основы и механизм выщелачивания

В ыщелачивание является сложным диффузионным процессом и включает в себя следующие стадии: 1)проникновение растворителя в поры твердого тела, растворение компонента или химическая реакция с ним; 2)диффузия компонента внутри тела к границе раздела фаз; 3)отвод компонента через ламинарный слой () в основную массу растворителя (массоотдача).

Статика процесса выщелачивания характеризуется растворимостью – предельной концентрацией компонента в растворителе (С_н). Если извлекаемое вещество находится в порах уже в растворенном состоянии, то при наступлении равновесия его концентрация в порах твердого вещества и в основной массе растворителя выравнивается.

Если же компонент содержится в пористом теле в твердом состоянии, то при растворении в состоянии равновесия на границе раздела фаз жидкость – твердое устанавливается концентрация насыщения С_н и возникает градиент концентраций между концентрацией компонента на границе раздела фаз и его концентрацией в ядре растворителя

. (212)

Эта разность концентраций и является движущей силой выщелачивания. Причем перенос компонента от границы раздела в ядро растворителя (внешний массообмен) описывается законом Щукарева

, (213)

а перенос компонента в порах тела осуществляется молекулярной диффузией и подчиняется I закону Фика

. (214)

Таким образом, если лимитирующей стадией процесса выщелачивания является внешний массообмен, процесс можно интенсифицировать путем увеличения режима движения растворителя. Это приводит к уменьшению толщины ламинарного слоя и к снижению сопротивления процессу выщелачивания.

О днако процесс выщелачивания может лимитироваться и внутренней диффузией. Это связано с тем, что фронт насыщения перемещается внутрь пористого тела и процесс начинает лимитироваться внутренней диффузией компонента в области h, лишенной извлекаемым веществом, к поверхности раздела.

В этом случае, для ускорения процесса можно рекомендовать измельчение материала и увеличение температуры процесса.