離心萃取器在有色冶金中的應(yīng)用

李家新

摘 要：詳細(xì)介紹了一種新型離心萃取分離機(jī)CTL直聯(lián)式離心萃取分離機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理、技術(shù)創(chuàng)新及特點，與國內(nèi)外同類設(shè)備及典型應(yīng)用等進(jìn)行了比較，主要介紹了該機(jī)的技術(shù)創(chuàng)新和優(yōu)點。介紹了該設(shè)備在濕法冶金領(lǐng)域的應(yīng)用和優(yōu)勢，特別是適用于濕法冶金行業(yè)的特殊材料系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：溶劑萃?。浑x心萃取機(jī)；液液分離；濕法冶金

1 前言

從液體混合溶劑中提取部分組分的操作稱為液/液萃取。離心萃取器是一種快速高效的液-液萃?。ㄈ軇┹腿。┭b置。它是液體和液相的離心力的提取和分離。該設(shè)備可實現(xiàn)液、液兩相混合、傳質(zhì)、反應(yīng)、萃取、洗滌、分離等功能。廣泛應(yīng)用于濕法冶金、廢水處理、生物、制藥、石化、化工、香料、染料、原子能等領(lǐng)域。它具有流率低、停留時間短、適應(yīng)流寬、傳質(zhì)快、傳質(zhì)效率高等優(yōu)點。

20世紀(jì)30年代離心提取離心分離機(jī)的研究開始在20世紀(jì)40年代產(chǎn)生原型。離心萃取器自引進(jìn)以來，發(fā)展迅速，在制藥、冶金、廢水處理、石化、核燃料后處理等許多國家得到了廣泛的應(yīng)用。在中國，研究的離心萃取器是在1963年。在20世紀(jì)80年代，建立了小型單級離心分離機(jī)，并取得了一些實驗數(shù)據(jù)和結(jié)果。然而，由于沒有相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和專業(yè)生產(chǎn)單位，自那以后就沒有明顯的進(jìn)展，國外發(fā)達(dá)國家之間的差距也逐漸擴(kuò)大。在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，CTL直接耦合離心萃取器已經(jīng)吸收了現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點，得到了改進(jìn)和完善，逐步形成了系列化和標(biāo)準(zhǔn)化。該機(jī)規(guī)格從直徑50mm～800mm的滾筒直徑，50L/h～90m3/h混合焊劑，基本滿足不同行業(yè)的應(yīng)用需求，是新一代高效離心萃取分離設(shè)備。

2 結(jié)構(gòu)簡介

CTL直接耦合離心萃取器由懸浮筒部件、殼體、框架和傳動部件組成。掛鼓部分取消了下軸承支持，僅由葉片軸承、主軸和圖片在黑板上，和其他組件的擋水板，輕、重階段是CTL直接聯(lián)想分離器是離心提取的一個重要組成部分，和液體分離的主要場所之一。外殼由上、下套管組成。下套管是分離液和萃取劑的入口。上部為分離后的輕、重相收集腔。所收集的液體通過光相出口和重相出口排出?？蚣苡行У刂瘟苏麄€機(jī)器。大型CTL離心萃取器的機(jī)架還配有隔振系統(tǒng)，以吸收振動，避免振動到地面，造成損壞。傳動件主要由防爆電機(jī)、電機(jī)安裝座和彈性聯(lián)軸器組成。由于它是一種直接結(jié)構(gòu)，節(jié)省了皮帶傳動和緊湊結(jié)構(gòu)。

3 工作原理

兩種液相（液體和萃取劑）分別進(jìn)入鼓的外壁形成的殼體和外腔，并迅速與滾筒的旋轉(zhuǎn)混合。底部的葉輪和鼓的外殼形成一個自吸泵，它產(chǎn)生吸力，使液體的混合通過桶底的通道被吸進(jìn)鼓內(nèi)。鼓的內(nèi)部通過平板葉片被分成四個垂直的腔室，液體是平衡的。液體逐漸從鼓的流動中分離出來。從桶底到光相堰板的分離區(qū)，保證了足夠的時間形成液/液界面。分離液/液相分別由輕重和重相堰收集。重相堰可以很容易地拆卸和更換。通過更換厚相堰板的適當(dāng)直徑可以達(dá)到良好的分離效果。

4 技術(shù)創(chuàng)新與特點

CTL離心萃取分離機(jī)的主要技術(shù)創(chuàng)新點有：

4.1 高技術(shù)參數(shù)

CTL離心萃取器的高技術(shù)參數(shù)一般為1～3，大直徑和長徑比（L/D）。速度、高分離因子。其轉(zhuǎn)子的有效直徑為800mm，是國內(nèi)外同類設(shè)備的最大直徑。它也是處理能力最大的機(jī)器?；旌狭髁靠蛇_(dá)70～90m3/h。長度直徑比（L/D）達(dá)到2，有效地增加了機(jī)器內(nèi)部材料的滯留時間，使兩相完全混合并分離。轉(zhuǎn)速一般在2000～3000r/min之間，分離。因子較大，分離效果好。對于小密度差（Δρ≧0.05）材料具有良好的萃取，分相效果。

4.2 新材料應(yīng)用

濕法冶金工業(yè)通常含有強(qiáng)腐蝕性的無機(jī)酸，如鹽酸和硫酸。有時，溫度也被稱為高，包含多種有機(jī)溶劑。普通鋼、不銹鋼等常用工程材料受到嚴(yán)重腐蝕，只有鈦TA2和一些合金等貴金屬，對鹽酸具有良好的耐蝕性。但鈦合金TA2、合金價格昂貴，使離心萃取機(jī)成本過高，而濕冶金行業(yè)一般是系列多級逆流萃取、設(shè)備集，如使用鈦TA2合金制造、企業(yè)投資過多。高速離心萃取機(jī)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的強(qiáng)離心力，決定了設(shè)備的轉(zhuǎn)子材料需要足夠的強(qiáng)度，非金屬材料難以達(dá)到，所以簡單使用非金屬材料制造離心式萃取器不合適。濕法冶金行業(yè)的材料中含有各種有機(jī)溶劑，與之接觸的非金屬材料必須適當(dāng)，否則會被溶解。

4.3 懸掛式轉(zhuǎn)鼓

新的懸吊鼓結(jié)構(gòu)完全抵消了鼓的下部支撐，使得鼓的下部可以完全釋放，沒有機(jī)械密封，底部沒有軸承和緊湊型結(jié)構(gòu)。懸吊鼓支架完全在殼體外，材料和軸承驅(qū)動完全分離，增加了材料系統(tǒng)的安全性。采用球形彈性支承的支承結(jié)構(gòu)，使轉(zhuǎn)子系統(tǒng)具有柔性。該結(jié)構(gòu)能滿足萃取器的大型技術(shù)參數(shù)，能有效降低機(jī)器的振動，維護(hù)保養(yǎng)。底部泵葉輪結(jié)構(gòu)允許材料完全混合在底部，可以泵入滾筒分離。底部進(jìn)料避免了環(huán)形湍流中中心饋電損耗，有效降低了設(shè)備的運行功率，大大降低了生產(chǎn)成本。

4.4 本級回流裝置

離心萃取器比一般適用于輕、重兩相流內(nèi)1：20，流動比率，范圍內(nèi)的離心萃取機(jī)可以通過調(diào)整轉(zhuǎn)速和重型相堰板或增加萃取級數(shù)等方法調(diào)整，為了得到高質(zhì)量的產(chǎn)品和提取效率高。在生產(chǎn)中，在濕法冶金和稀土提取領(lǐng)域，由于萃取劑和工藝需要，流量比將超過這個范圍，達(dá)到1：30，甚至超過1：20。在流量比的情況下，離心萃取器的內(nèi)相平衡很容易波動，萃取接觸表面很小，提取的產(chǎn)物濃度很低，質(zhì)量差，萃取效率低。在回流裝置在不改變提取過程中，通過外部或與設(shè)備，實現(xiàn)階段提取機(jī)器內(nèi)部的實際流量增加，改善其濃度、時間和增加的機(jī)會接觸，滿足提取機(jī)械加工的要求，并獲得穩(wěn)定的、高質(zhì)量的產(chǎn)品，提高提取效率，也大大擴(kuò)大了離心萃取機(jī)的應(yīng)用范圍，解決了離心式萃取機(jī)的應(yīng)用情況。

4.5 在位清洗機(jī)構(gòu)（CIP）

離心萃取器要求材料液體不應(yīng)含有固體雜質(zhì)。然而，在實際的應(yīng)用過程中，在原料或結(jié)晶等固體中經(jīng)常會遇到小雜質(zhì)。這些固體或多或少沉積在鼓中。如果不及時清除，固體的沉積將會越來越多。一方面，它會引起機(jī)器的異常振動，甚至損壞機(jī)器。另一方面，在滾筒上的兩個液相之間的平衡界面可以被破壞，從而產(chǎn)生光和重的夾層夾帶，從而導(dǎo)致機(jī)器的分離和分離效果。最后，它必須停止，移除鼓并手動清洗它。這肯定會占用生產(chǎn)時間，拆下，安裝滾筒也更麻煩，勞動強(qiáng)度大。CTL離心萃取器（CIP），可以在不打開機(jī)器或去除滾筒的情況下，定期清洗壓力水，可以有效地清洗。清洗鼓內(nèi)壁的沉淀物是解決這個問題的一個很好的方法。

4.6 防乳化裝置

在一些生產(chǎn)應(yīng)用中，只需要在工藝中分離液相和液相，不需要高強(qiáng)度的混合。或處理一些對剪切敏感的材料系統(tǒng)，應(yīng)控制攪拌強(qiáng)度，避免乳化現(xiàn)象的發(fā)生，增加分離的難度。CTL離心萃取器抗乳化裝置，滾筒外殼和套管之間添加一個抗乳化和抗乳化套筒和外殼之間形成一個靜態(tài)混合空間，外殼的液體，以避免接觸的外表面高速旋轉(zhuǎn)的鼓，直接通過靜態(tài)空間組合，通過機(jī)器的底部，通過自吸泵的作用底部的鼓，鼓是吸入，在沿滾筒分離的向上運動過程中實現(xiàn)。

5 結(jié)束語

CTL離心萃取器通過技術(shù)創(chuàng)新，取得了較高的技術(shù)參數(shù)，應(yīng)用了新材料，解決了流量比，小振動、在線清洗、抗乳化、全自動控制滿足濕法冶金行業(yè)的需要，用戶輸入量低。它可以替代傳統(tǒng)的靜態(tài)提取設(shè)備，如翼提取、塔提取等，可用于濕法冶金、稀土采掘等相關(guān)行業(yè)，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張德友，卓培忠，李傳祥，陳道林，陳崔龍，陳建國.新型離心萃取機(jī)的開發(fā)及其應(yīng)用前景[J].過濾與分離，2008（3）：39～42.