提高萃取槽中有機(jī)相和水相分相速度的系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種提高萃取槽中有機(jī)相與水相分相速度的系統(tǒng)，其特征在于：包括依次串聯(lián)的多級(jí)萃取槽，所述萃取槽設(shè)有混合室和澄清室；在混合室中設(shè)有通過攪拌輸入能量使有機(jī)相由上游向下游順流流動(dòng)而水相由下游向上游逆流流動(dòng)的攪拌槳；在至少一級(jí)萃取槽的澄清室中設(shè)有至少一塊斜板，該斜板上下留有流體通道。本實(shí)用新型的系統(tǒng)簡(jiǎn)單、易行、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用，可避免有機(jī)相的大量損失，并改善萃取分離的質(zhì)量。
【專利說明】提高萃取槽中有機(jī)相和水相分相速度的系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種提高萃取槽中有機(jī)相和水相分相速度的系統(tǒng)，屬于濕法冶金領(lǐng)域。
[0002]術(shù)語“分散帶”一般是指，經(jīng)初步分層后，在有機(jī)相和水相之間出現(xiàn)的夾層，是明顯的分散區(qū)。
【背景技術(shù)】
[0003] 萃取分離具有節(jié)約能源、操作環(huán)境好、分離效果理想等諸多優(yōu)點(diǎn)，在濕法冶金中具有廣泛的應(yīng)用。然而，在現(xiàn)有技術(shù)的萃取過程中，普遍存在分相效果不理想的現(xiàn)象，在水相中經(jīng)常夾帶一定量的有機(jī)相，水相中夾帶有機(jī)相，這不但造成有機(jī)相的大量損失，也給后續(xù)工序帶來嚴(yán)重后果。如在萃銅過程中，反萃CuSO4液中夾帶有機(jī)相，會(huì)導(dǎo)致電積銅板顏色變色，質(zhì)地變脆，嚴(yán)重影響銅板的質(zhì)量。為了確保萃取過程中有機(jī)相和水相之間能較好地分離，在實(shí)際生產(chǎn)中，普遍采用通過延長(zhǎng)分相時(shí)間的方法來改善分相效果。
[0004]然而，存在的問題有:在生產(chǎn)過程中，通過延長(zhǎng)時(shí)間來改善分相效果收效甚微，達(dá)不到理想的分相效果，導(dǎo)致生產(chǎn)成本提高，萃取分離質(zhì)量降低。另外，由于分相時(shí)間過長(zhǎng)，不僅導(dǎo)致萃取槽的處理能力大大降低，還嚴(yán)重影響了后續(xù)工序的正常運(yùn)行。
[0005]CN202315408U公開了一種萃取澄清器，其設(shè)置阻流板3，若干水平隔板7和豎直隔板10，設(shè)置阻流板3的目的是減小澄清室進(jìn)口處液流的線速度；設(shè)置若干隔板7的目的是增加澄清面積，以提高澄清速率；設(shè)置豎直隔板10的目的是為了使澄清室出口處的分散帶厚度更薄，以改善分相效果。CN202315408U只是單純地將澄清槽隔離成多個(gè)小澄清室，澄清槽的兩端存在較大空白空間，且小澄清室之間也存在較大間距，澄清槽的空間沒有得到充分利用。因此，CN202315408U結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所需材料多，成本高；另外，CN202315408U沒有最大限度地利用澄清槽的空間，出口處分散帶厚度仍然較大，澄清效果欠佳。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型的目的是提供了一種提高萃取槽中有機(jī)相和水相分相速度的系統(tǒng)，其操作簡(jiǎn)單、方便、成本低，而且能提高萃取槽的流通量，提高萃取槽的處理能力。
[0007]為此，本實(shí)用新型提供了一種提高萃取槽中有機(jī)相與水相分相速度的系統(tǒng)，其特征在于:包括依次串聯(lián)的多級(jí)萃取槽，所述萃取槽設(shè)有混合室和澄清室；在混合室中設(shè)有通過攪拌輸入能量使有機(jī)相由上游向下游順流流動(dòng)而水相由下游向上游逆流流動(dòng)的攪拌槳；在至少一級(jí)萃取槽的澄清室中設(shè)有至少一塊斜板，該斜板上下留有流體通道。
[0008]優(yōu)選地，各斜板平行放置；和/或，相鄰兩塊斜板的間距從萃取槽澄清室的上游至下游方向逐漸變寬。
[0009]優(yōu)選地，所述斜板的頂部距澄清室的上邊緣30-50cm，所述斜板的底部距澄清室底部的距離為10-50cm。
[0010]優(yōu)選地，斜板頂部距澄清室上邊緣50cm，斜板底部距澄清室底部的距離為20cm。[0011]優(yōu)選地，斜板與澄清室底面形成的夾角為15?80°。
[0012]優(yōu)選地，斜板為實(shí)心型或網(wǎng)狀型。
[0013]優(yōu)選地，還包括相比控制系統(tǒng)、攪拌強(qiáng)度控制系統(tǒng)和水相出口速度控制系統(tǒng)。
[0014]優(yōu)選地，還包括有機(jī)相進(jìn)口流速控制器、料液進(jìn)口流速控制器。
[0015]優(yōu)選地，還包括攪拌槳電機(jī)的功率控制器和調(diào)節(jié)器。
[0016]優(yōu)選地，還包括水相出口速度球閥開關(guān)控制器。
[0017]根據(jù)本實(shí)用新型，混合相流入澄清室，在重力與浮力作用下細(xì)小液滴之間發(fā)生聚結(jié)，斜板將分散帶分成若干個(gè)薄帶區(qū)間，大大降低了分散帶的厚度，隨著分散帶厚度的降低，單位體積分散帶的分相速度和澄清量增加，大大提高了有機(jī)相和水相之間的分相速度和澄清室的處理能力。
[0018]根據(jù)本實(shí)用新型，控制適當(dāng)?shù)南啾?、攪拌?qiáng)度和水相出口速度。相比可通過調(diào)節(jié)有機(jī)相進(jìn)口流速和料液進(jìn)口流速控制，進(jìn)口流速可由流量計(jì)控制。相比大小需根據(jù)料液中的金屬離子濃度、有機(jī)相的處理能力等工藝條件確定。分相速度隨相比(0/A)的增加先減小(0〈0/A< I)后增大(0/Α>1)，一般來說，使有機(jī)相成為分散相對(duì)提高澄清速度有利。攪拌強(qiáng)度可通過調(diào)節(jié)攪拌槳配套電機(jī)的功率控制。攪拌強(qiáng)度需根據(jù)混合室的大小、萃取過程對(duì)傳質(zhì)的要求等條件決定。攪拌強(qiáng)度不夠時(shí)，不僅導(dǎo)致傳質(zhì)速率慢，萃取效果不理想，而且致使液滴過大，聚結(jié)時(shí)間延長(zhǎng)，分相速度慢，對(duì)澄清不利；當(dāng)攪拌強(qiáng)度過大時(shí)，剪切力過大，液滴過細(xì)，分散帶厚度增加，導(dǎo)致分相速度慢。換言之，分相速度隨攪拌強(qiáng)度的增加先增加后減小，中間有一極值點(diǎn)，為最佳攪拌強(qiáng)度。水相出口速度可通過球閥開關(guān)控制；水相出口速度需根據(jù)水相進(jìn)口流速、水相液面在萃取槽中的位置、油水分相情況等條件決定；一般來說，水相出口速度對(duì)分相速度無影響。
[0019]根據(jù)本實(shí)用新型，該系統(tǒng)的洗滌段、反萃段與萃取段具有相同的萃取槽。
[0020]根據(jù)本實(shí)用新型，斜板設(shè)置的間距和數(shù)量由合適的有機(jī)相與水相密度差、混合相流通量、有機(jī)相粘度、溫度的大小決定。有機(jī)相與水相的相間密度差越大，液滴和界面的變形也越大，不利于分相；另一方面，相間密度差越大，分相的推動(dòng)力越大。一般來說，分相的推動(dòng)力占主導(dǎo)作用，即有機(jī)相與水相的密度差越大，分相速度越快。一般來說，澄清室流通量越小，相應(yīng)地分散帶的厚度將減小，有利于分相。但澄清室的流通量越小，萃取槽的處理量越小，生產(chǎn)中一般盡可能地提高流通量。有機(jī)相的粘度越小，則液滴與液滴之間的聚合時(shí)間越短，分相速度越快。在同一攪拌強(qiáng)度下，溫度越高，則進(jìn)入混合室的液滴平均尺寸越大，有利于分相；另外，溫度越高，液滴的粘度降低，液滴的臨界尺寸越小，液滴之間的聚合速度越快，則液滴聚合到臨界尺寸的時(shí)間越短，有利于分相。換言之，溫度越高，分相速度越快。在澄清室內(nèi)設(shè)置若干斜板，按一定的斜率上下重疊排列，將分散帶分成若干個(gè)薄帶，能大大降低了分散帶的厚度，單位體積分散帶的澄清量增加，從而能大大提高澄清室的處理能力。當(dāng)斜板數(shù)量較少時(shí)，隨著斜板數(shù)量的增加，分散帶的厚度越薄，則分相速度越快。當(dāng)斜板數(shù)量增加到一定數(shù)量時(shí)，分散帶厚度足夠薄，此時(shí)分相速度達(dá)到極大值，澄清速率也相應(yīng)地達(dá)到極大值。隨著斜板數(shù)量的進(jìn)一步增加，此時(shí)，分散帶厚度已經(jīng)不是制約分相速度的限制性環(huán)節(jié)，即增加斜板數(shù)量不能進(jìn)一步提高分相速度；此外，過多的斜板不僅增加了大量材料和人工成本，而且由于斜板本身有一定的體積，無形中減小了澄清室體積，降低了澄清速率。換言之，分相速度在一定范圍內(nèi)隨斜板數(shù)量的增加而增大，當(dāng)斜板數(shù)量增加到一定值后，分相速度則不再增加。澄清室的澄清速率隨斜板數(shù)量的增加先增加后減小，中間有一個(gè)最佳值，使得澄清速率最大。斜板的間距和數(shù)量需根據(jù)萃取槽澄清室的尺寸、混合室的攪拌強(qiáng)度、混合相的分離性能、混合相流通量、混合相溫度、有機(jī)相與水相密度差、有機(jī)相粘度等條件，通過實(shí)驗(yàn)確定最佳值。
[0021]根據(jù)本實(shí)用新型，斜板的設(shè)置厚度需滿足強(qiáng)度要求。根據(jù)本實(shí)用新型的提高有機(jī)相與水相之間分相速度的系統(tǒng)，與原有普通萃取槽裝置相比，反萃后的硫酸銅液中有機(jī)相含量由原來的0.05g/L下降至0.005g/L，大大降低了有機(jī)相的損耗，不僅節(jié)約了有機(jī)相的成本，提高了萃取分離質(zhì)量，同時(shí)電積銅板的質(zhì)量也得到了提升。萃取槽的沉清速率由原來的約3m3/m2.小時(shí)增大至約10m3/m2.小時(shí)。
[0022]根據(jù)本實(shí)用新型，設(shè)置斜板簡(jiǎn)單易行，為提高有機(jī)相和水相之間的分相速度提供了經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)單、實(shí)用的系統(tǒng)，從而避免了有機(jī)相的大量損失，并提高了萃取分離的質(zhì)量。
[0023]CN202315408U的斜板設(shè)置較復(fù)雜。而本實(shí)用新型只需按一種方式設(shè)置斜板，即能同時(shí)達(dá)到CN202315408U設(shè)置三種板的目的。與CN202315408U相比，本實(shí)用新型所需材料更少，實(shí)施更容易，且成本更低。CN202315408U只是單純地將澄清槽隔離成多個(gè)小澄清室，澄清槽的空間沒有得到充分利用，而本實(shí)用新型能最大限度地利用澄清槽的空間，大大降低了出口處分散帶厚度，澄清效果更佳。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1是提高混合相澄清速率的實(shí)施工藝流程圖。
[0025]圖2是根據(jù)本實(shí)用新型的混合相在澄清室中的分相系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]如圖1所示，萃取分離系統(tǒng)由N級(jí)萃取段、M級(jí)洗滌段和E級(jí)反萃段組成。該系統(tǒng)包括依次串聯(lián)的N+M+E級(jí)萃取裝置，其中，萃取裝置的萃取段的N級(jí)萃取槽、洗滌段的M級(jí)萃取槽、反萃段的E級(jí)萃取槽中分別安裝了至少一級(jí)斜板裝置。每級(jí)萃取槽由I個(gè)混合室和I個(gè)澄清室組成，有機(jī)相在萃取槽中的流動(dòng)方式為順流(從前往后流)，水相1、水相2和水相3在萃取槽中的流動(dòng)方式為逆流(從后往前流)。N、M、E分別表示2—?20各段級(jí)數(shù)。
[0027]混合室潛室位于混合室底部，混合室與潛室之間有一隔板，隔板中間開有一圓孔。水相和有機(jī)相先進(jìn)入潛室，然后通過圓孔進(jìn)入混合室，在輸入能量的條件下進(jìn)行萃取過程，萃取之后，混合相進(jìn)入澄清室澄清。前一級(jí)的水相和后一級(jí)的有機(jī)相首先進(jìn)入該級(jí)潛室，然后經(jīng)潛室出口進(jìn)入混合室，通過攪拌完成萃取過程。潛室出口為混合室與潛室之間隔板上的一圓孔。
[0028]如圖2所示，分散區(qū)位于有機(jī)相Fy和水相Fw之間。在連續(xù)澄清過程中，混合相自混合室流出(在澄清室100的混合相入口 10以箭頭I所示的方向流入澄清室100)時(shí)，初步分層后，分散體很像一個(gè)三相體系，即在澄清的輕、重相之間夾了一層很明顯的分散區(qū)，一般稱之為分散帶。分散帶具有兩個(gè)明顯的界面，其一稱為活性界面，即聚結(jié)界面d，在這個(gè)界面上發(fā)生分散相大液滴-界面的聚合；另一個(gè)界面是非活性的，稱之為沉降界面U，是隨澄清時(shí)間而改變的。澄清室100處理通量加大時(shí)，相應(yīng)地分散帶(附圖標(biāo)記u與d之間的部分)的厚度將要增加。在澄清室內(nèi)設(shè)置若干斜板P，按一定的斜率上下重疊排列，將分散帶分成若干個(gè)薄帶，在每個(gè)薄帶區(qū)域，有機(jī)相以箭頭Fpy所示的方向沿著斜板P向經(jīng)溢流口20流動(dòng),而水相以箭頭Fpw所示的方向沿著斜板P向水相出口 30流動(dòng)。通過這種結(jié)構(gòu)，能大大降低了分散帶的厚度，單位體積分散帶的澄清量增加，從而能大大提高澄清室的處理能力。
[0029]分相之后，有機(jī)相Fy經(jīng)溢流口 20以箭頭Oy所示的方向由系統(tǒng)的上游向下游順流流動(dòng)，而水相Fw從圍堰底部的水相出口 30以箭頭Ow所示的方向由系統(tǒng)的下游向上游逆流流動(dòng)。
[0030]在安裝斜板的過程中，為保證水相和有機(jī)相的正常流通，斜板應(yīng)與液面及槽底保
持一定的距離。
[0031]在依次串聯(lián)的多級(jí)萃取槽100構(gòu)成的系統(tǒng)中，有機(jī)相由系統(tǒng)的上游向下游順流流動(dòng)，而水相由系統(tǒng)的下游向上游逆流流動(dòng)；至少一級(jí)萃取槽中安裝了斜板P。每級(jí)所述萃取槽裝置都設(shè)有混合室和澄清室，混合室具有用于輸入能量的攪拌器、有機(jī)相入口、水相入口和混合相溢流口 ；澄清室具有混合相入口、若干斜板、有機(jī)相溢流口和水相出口。
[0032]該萃取系統(tǒng)的工藝過程包括:在萃取槽中的澄清室中設(shè)置若干斜板；澄清室所設(shè)置斜板為實(shí)心型或網(wǎng)狀型，材質(zhì)可為一面(向上)能被有機(jī)相所潤(rùn)濕，另一面(向下)能被水相所潤(rùn)濕。斜板平面與澄清室底面形成的夾角為15-80度。斜板頂部距澄清室上邊30-50cm，斜板底部距澄清室底部的距離為10-50cm。斜板的設(shè)置厚度需滿足強(qiáng)度要求。斜板的間距和數(shù)量需根據(jù)萃取槽澄清室的尺寸、混合室的攪拌強(qiáng)度、混合相的分離性能、混合相流通量、混合相溫度、有機(jī)相與水相密度差、有機(jī)相粘度等條件，通過實(shí)驗(yàn)確定最佳值。
[0033]有機(jī)相分別與水相1、水相2、水相3經(jīng)充分混合后進(jìn)入各自的澄清室在重力與浮力作用下細(xì)小液滴之間發(fā)生聚結(jié)，斜板將分散帶分成若干個(gè)薄帶，大大降低了分散帶的厚度，隨著分散帶厚度的降低，單位體積分散帶的分相速度和澄清量增加，從而能大大提高了有機(jī)相和水相的分相速度和澄清室的處理能力。
【權(quán)利要求】
1.一種提高萃取槽中有機(jī)相與水相分相速度的系統(tǒng)，其特征在于:包括依次串聯(lián)的多級(jí)萃取槽，所述萃取槽設(shè)有混合室和澄清室；在混合室中設(shè)有通過攪拌輸入能量使有機(jī)相由上游向下游順流流動(dòng)而水相由下游向上游逆流流動(dòng)的攪拌槳；在至少一級(jí)萃取槽的澄清室中設(shè)有至少一塊斜板，該斜板上下留有流體通道。
2.如權(quán)利要求1所述的提高萃取槽中有機(jī)相與水相分相速度的系統(tǒng)，其特征在于，各斜板平行放置；和/或，相鄰兩塊斜板的間距從萃取槽澄清室的上游至下游方向逐漸變寬。
3.如權(quán)利要求1所述的提高萃取槽中有機(jī)相與水相分相速度的系統(tǒng)，其特征在于，所述斜板的頂部距澄清室的上邊緣30-50cm，所述斜板的底部距澄清室底部的距離為10_50cm。
4.如權(quán)利要求3所述的提高萃取槽中有機(jī)相與水相分相速度的系統(tǒng)，其特征在于，斜板頂部距澄清室上邊緣50cm，斜板底部距澄清室底部的距離為20cm。
5.如權(quán)利要求1所述的提高萃取槽中有機(jī)相與水相分相速度的系統(tǒng)，其特征在于，斜板與澄清室底面形成的夾角為15?80°。
6.如權(quán)利要求1所述的提高萃取槽中有機(jī)相與水相分相速度的系統(tǒng)，其特征在于，斜板為實(shí)心型或網(wǎng)狀型。
7.如權(quán)利要求1所述的提高萃取槽中有機(jī)相與水相分相速度的系統(tǒng)，其特征在于，還包括相比控制系統(tǒng)、攪拌強(qiáng)度控制系統(tǒng)和水相出口速度控制系統(tǒng)。
8.如權(quán)利要求1所述的提高萃取槽中有機(jī)相與水相分相速度的系統(tǒng)，其特征在于，還包括有機(jī)相進(jìn)口流速控制器、料液進(jìn)口流速控制器。
9.如權(quán)利要求1所述的提高萃取槽中有機(jī)相與水相分相速度的系統(tǒng)，其特征在于，還包括攪拌槳電機(jī)的功率控制器和調(diào)節(jié)器。
10.如權(quán)利要求1所述的提高萃取槽中有機(jī)相與水相分相速度的系統(tǒng)，其特征在于，還包括水相出口速度球閥開關(guān)控制器。
【文檔編號(hào)】C22B3/26GK203763900SQ201320861361
【公開日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2013年12月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月25日
【發(fā)明者】王樹生, 月光智, 陳聲蓮 申請(qǐng)人:江西稀有稀土金屬鎢業(yè)集團(tuán)有限公司