4.2 浸取（课件）-《化学工艺学(第2版) 》同步教学（高教版）

第四章 无机化工反应单元工艺 4.1 焙烧、煅烧与烧结 4.2 浸取 4.3 复分解 1 4.2 浸取 浸取是应用溶剂将固体原料中可溶组分提取 出来的单元过程。进行浸取的原料是溶质与不溶 性固体的混合物，其中溶质是可溶组分，而不溶 固体称为载体或惰性物质。 返回 2 浸取的工业应用 浸取广泛用于化学工业，特别是无机盐工业 和磷肥工业，以获取具有应用价值组分的浓溶液 或用来除去不溶性固体中所夹杂的可溶性物质。 大多数金属矿物是多组分的，需要用浸取才能分 离出所需的金属，如用硫酸或氨溶液从含铜矿物 中得到铜，用氰化钠溶液从含金矿石中提取金。 无机盐工业中铬、硼、钛、钡等盐类均需从矿石 中浸取而得。用浸取法还可提取或回收铝、钴、 锰、锌、镍等。以天然物质为原料，还可用浸取 法得到有机物质，如食品工业中用温水从甜菜中 提取食糖，用溶剂从花生、大豆中提取食油等。 无机化工反应单元工艺 ——浸取 3 一些化学工业中的浸取过程 无机化工反应单元工艺 ——浸取 产物 原料 试剂 磷酸 磷矿石 硫酸、硝酸、盐酸 钛白 钛铁矿 硫酸 重铬酸钠 铬矿 硫酸、三氯化铁 五氧化二钒 钒矿 氢氧化钠 氧化铝 铝钒土 氢氧化钠 铜、镍、钴盐 铜、镍、钴硫化矿 氨 铜、镍、钴盐 铜、镍、钴氧化矿 酸、氨、碳酸铵溶液 稀土盐类 稀土精矿 热硫酸 金、银 金、银氧化矿 氰化物 4 表 一些典型的浸取操作实例 无机化工反应单元工艺 ——浸取 浸取方法 原料 原料粒度/mm 浸取时间 浸取率 /% 悬浮搅拌 磷矿 0.35 5h ~95 悬浮搅拌 铜矿 <0.85 4-8h ~95 加压悬浮搅拌 硫化镍矿 <0.3 2h ~98 渗滤浸取 铜矿 6 5天 ~80 堆浸 铜矿 碎矿 120天 ~20 5 （1）浸取类型 浸取按溶剂种类可分为： ①酸浸取，又称酸解。浸取剂有硫酸、盐酸、硝酸、亚硫酸及其他无机盐与有机酸； ②碱浸取，又称碱解。浸取剂有氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、氨水、硫化钠、氰化钠及有机碱类； ③水浸取，浸取剂为水； ④盐浸取，浸取剂为氯化钠、氯化铁、硫酸铁、氯化铜等无机盐类。 浸取按是否发生化学反应可分为非反应浸取与反应浸取两类，反应浸取中又可分为络合浸取、氧化浸取、还原浸取、氯化浸取等。 按浸取条件可将浸取分为常温或高温浸取，常压和加压浸取 无机化工反应单元工艺 ——浸取 6 （2）浸取剂的选择 浸取剂又称溶剂，浸取剂的选择条件是： ①浸取剂对溶质的浸取应具有选择性，以减少浸 取液精制费用； ②对溶质的饱和溶解度大，可得到高浓度浸取 液，再生时消耗的能量小； ③要考虑浸取剂的物性。从浸取剂回收看，沸点 应低一些，如在常压下操作，沸点将成为浸取 温度上限。浸取液的黏度、密度对扩散系数、 固液分离、搅拌的动力消耗均有影响； ④浸取剂的价格、毒性、燃烧性、爆炸性、腐蚀 性等有关性质。 无机化工反应单元工艺 ——浸取 7 （3）固体的预处理 为了使固体原料中溶质 能够很快接触溶剂，需进行预处理，预处理包括 粉碎、研磨、切片或造型。对某些矿物还需进 行煅烧或焙烧。预处理是浸取前的重要工序。 将原料粉碎、磨细，可增加其与浸取剂接触 的表面积，使浸取速率显著提高。但由于粉碎费 用昂贵，所以要考虑一个经济合理的颗粒大小。 对于溶质在载体中均匀分布，溶质易渗透的情 况，过细的粉碎并不经济，也无必要，因为浸取 操作是在搅拌槽中进行的，保持固体粒度在溶剂 中能较好悬浮即为合适。 无机化工反应单元工艺 ——浸取 8 （4）浸取条件 反应浸取从化学反应工程角度看，属于液固反应，对于这类液固浸取，浸取速率受以下因素影响：温度、浸取剂浓度、矿石粒径、孔隙率、搅拌等。反应的浸取速率随温度上升而增加，然而对扩散控制的过程，温度对浸取速率的影响不很明显，升高温度，浸取速率提高不多，但却明显增加了杂质含量，不如选取适当浸取温度为宜。如对铜矿的反应浸取，温度取29.5℃为宜，超过此温度浸取速率提高不多，而浸出液中杂质含量却明显增加。 浸取速率随浸取剂浓度增加而增加。但有时提高浓度并不能显著提高浸取速率，相反却增加了其他组分的溶解。如酸解矿物时，为避免杂质过多浸出，要控制酸度。 无机化工反应单元工艺 ——浸取 9 浸取速率随矿石粒度减小而增加，因为颗粒 越小，液-固两相接触表面积越大。但粒径太 小，将会增加粉碎成本。粒径太大，浸取时间增 加。 在浸取过程中，如果过程是液相扩散控制 的，那么搅拌对浸取速率有较大影响。若过程为 反应控制，则搅拌速率影响不大，但也须充分