«УТВЕРЖДАЮ»

Зав. кафедрой ХТЯТЦ

доцент, к.х.н. Довгий И.И.

__

« » 201 г.

ЛЕКЦИЯ № 5

по дисциплине: «СИСТЕМЫ И ОБОРУДОВАНИЯ

ГИДРОМЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ЗАВОДОВ»

тема: «Аппараты для экстракции. Смесители-отстойники.

Центробежные экстракторы»

Цель: Изучить аппараты для экстракции, подробно ознакомиться с устройствами и принципами работы смесителей-отстойников и центробежных экстракторов.

План лекции

1. Вводная часть	5 мин
2. Основная часть:
2.1. Жидкостная экстракция	7 мин
2.2. Классификация экстракторов	15 мин
2.3. Смесительно-отстойные экстракторы	25 мин
2.4. Экстракторы центробежного действия	25 мин
2.4.1 Камерные (дискретно-ступенчатые) экстракторы
2.4.2 Дифференциально-контактные экстракторы
3. Заключительная часть. Вопросы	3 мин

Продолжительность лекции 2 академических часа.

Литература:

1. Раков Э.Г. Процессы и аппараты производств радиоактивных и редких металлов / Э.Г. Раков, С.В. Хаустов. – М.: Металлургия, 1993. – 384 с.

2. Медведев А.С. Теория и аппаратура гидрометаллургических процессов. Ч.1. Аппараты / А.С. Медведев, В.С. Стрижко, Б.Г. Коршунов. – М.: МИСиС, 1995. – 143 с.

3. Плановский А.Н. Процессы и аппараты химической технологии / А.Н. Плановский, В. М. Рамм, С.З. Каган. – М.: Химия, 1968.

4. Гельперин Н.И. Основные процессы и аппараты химической технологии / Н.И. Гельперин. – М.: Химия, 1981 г.

2.1 Жидкостная экстракция

Жидкостная экстракция – процесс извлечения вещества из водного раствора в жидкую органическую фазу, не смешивающуюся с водным раствором.

Обратный процесс – извлечение экстрагированных соединений из органической фазы в водную, который обычно следует за экстракцией – реэкстракция.

Преимущества экстракционных процессов по сравнению с осадительными и сорбционными процессами разделения и очистки редких и радиоактивных металлов:

- протекают с высокой скоростью;

- экстрагенты обладают большой емкостью, хорошей избирательностью;

- при использовании жидких реагентов упрощается конструкция аппаратов и облегчается полная автоматизация процесса.

Недостатки экстракционных процессов:

- потери экстрагента, особенно при наличии твердых частиц;

- плохое расслаивание фаз в ряде систем из-за образования эмульсий или по другим причинам;

- горючесть экстрагентов.

2.2 Классификация экстракторов

Для эффективной экстракции при использовании аппаратов необходимо обеспечить, возможно, большую поверхность контакта водной и органической фаз и последующее разделение фаз.

Конструкции аппаратов для экстракции из растворов весьма разнообразны. Каждый аппарат обладает одновременно теми или иными достоинствами, и определенными недостатками, которые могут иметь решающее значение при выборе аппарата для конкретного процесса.

Классификация экстракторов (табл. 1) основана на двух признаках:

- принципе взаимодействия или способе контакта фаз;

- характере силы, используемой для диспергирования одной фазы в другой.

Таблица 1

Классификация промышленных экстракторов

Силы, используемые для диспергирования одной фазы в другой (и расслоение фаз)	Дифференциально – контактные экстракторы (изменение состава фаз идетнепрерывно)	Ступенчатые экстрактор (состав фаз меняется скачкообразно)
Гравитационные силы разность плотностей фаз)	Распылительные и насадочные колонны	Тарельчатые (ситчатые) колонны
Механическое перемешивание (гравитационные)	Роторно – дисковые колонны Роторно – кольцевые колонны Колонны Кюни	Смесительно – отстойные экстракторы.
Пульсации или вибрации (гравитационные)	Пульсационные насадочные колонны: - с ситчатыми тарелками; - с насадкой КРИМЗ; Вибрационные насадочные колонны	Пульсационные смесительно – отстойные экстракторы
Центробежные силы (центробежное ускорение)	Экстракторы Подбильника Экстракторы НИИХИММАШ: - однороторные (ЭГН); - двухроторные (ЭЦД)	Экстракторы фирм «Лувеста» и «Робатель» Экстракторы центробежные тарельчатые (ЭЦ)

В дифференциально – контактных аппаратах (большинство экстракционных колонн и ряд центробежных экстракторов) контакт между фазами осуществляется непрерывно; концентрация экстрагируемого соединения плавно изменяется вдоль направления движения фаз (вдоль высоты аппарата); равновесие не достигается ни в одной из точек аппарата.

Дифференциально-контактные экстракторы более компактны и требуют ограниченой производственной площади. Вместе с тем в колонных аппаратах этого типа может происходить значительное уменьшение средней движущей силы за счет продольного перемешивания.

Ступенчатые экстракторы (смесители – отстойники) состоят из дискретных ступеней, в каждой из которых осуществляется противоточное контактирование фаз и затем между фазами достигается состояние, близкое к равновесному. В результате – фазы разделяются и движутся по принципу противотока в последующие ступени. Продольное перемешивание в этих аппаратах значительно слабее, чем в дифференциально-контактных, а эффективность ступеней высока.

Аппараты некоторых конструкций можно рассматривать, как промежуточные между дифференциально – контактными и ступенчатыми.

Экстракторы можно классифицировать также по характеру сил, под действием которых осуществляется диспергирование одной фазы в другой. Различают аппараты:

- работающие под действием гравитационных сил (разности плотностей фаз);

- и под действием внешней энергии, вводимой в жидкость.

Введение внешней энергии осуществляют путем:

- сообщения жидкости колебательного движения (пульсаций, вибраций);

- перемешивания механическими вращающимися мешалками;

- контактирования в поле центробежных сил.

Возможно также введение внешней энергии комбинированным способом (например, механическим перемешиванием совместно с пульсациями), но такие аппараты не получили пока распространения в промышленности.

В практике экстракции используются три типа аппаратов:

- экстракционные колонны,

- смесители-отстойники,

- центробежные экстракторы.