离心萃取机及其在稀土萃取中的应用.doc

第十三届中国稀土企业家联谊会暨世博稀土企业家论坛会议文集 离心萃取机及其在稀土萃取中的应用 张春新 （包头世博稀土萃取装备有限责任公司） 摘要：本文介绍了包头世博稀土萃取装备有限责任公司自主研发的ｓＢ型离心萃取机，并将其应用到Ｐ５０７．ＨＣＩ．ＲＥＣｌ３萃取体系中，在应用离心萃取特点的基础上，体系实现全自动控制，与箱式萃取进行了详尽的比较，得到了满意的结果。 离心萃取是迄今为止最为快速、高效的液一液萃取方式。其工作包括两个过程一即混合传质过程与两相分离过程。混合传质过程是轻重两相溶液按一定比例分别进入下部混合室，从转鼓中心入口处由轮式搅拌浆混合分散，此时两相液体得到了充分混合，使溶质由一相液体中传递到另一相液体中，从而完成了混合传质过程。分离过程是混合液在混合室中由导液轮导入转鼓，在转鼓中由幅板带动混合液同步回转，在离心力场下，两相互相分离，比重大的重相液体在向上流动过程中逐步远离转鼓中心而靠向鼓壁，比重小的轻相液体逐步远离鼓壁靠向中心。最终两相液体分别通过各自堰板进入收集室由引管接出机外，完成两相分离过程。 离心萃取机已经广泛用于不含固体或含少量固体体系的液／液萃取分离领域。如：原油、重油、柴油等除水、除盐进行的油水分离；青霉素、乙酸乙酯、二氯甲烷、正丁醇、氯仿、茶叶萃取茶妥酚、大蒜油的提取等制药领域；农药马拉硫磷等的萃取：营养液、干扰素等萃取的生物工程；镍、铜、铀等稀有金属的湿法冶金：食用油、香料、精炼油、食品色素等分离或萃取；印染污水的处理回收；利用多级萃取、反萃等工艺含酚污水处理、船舶污水中的油水分离等环保行业等。 多台单级离心萃取机按两相逆流串联即组成离心萃取线，该线保持分馏萃取工艺不变。由于离心萃取速度快、存液量小，该线必须配套完整的全自动控制、精准的流量系统和准确的中间控制，才能够确保余液、反液的产品合格。ｌ ＳＢ型离心萃取机的开发依据和要点１．１ ＳＢ离心萃取机的开发依据 ＳＢ型离心萃取机的开发主要技术依据有以下三点：（１）离心萃取成熟的工业应用。如核工业、制药和废水处理。由于离心萃取具有液体停留时间短，滞液量小的独特优点，在核燃料后处理中对减少溶剂辐照分解和保证核临界安全具有重要的意义。自美国萨凡那河工厂１９６６年首次将１８级离心萃取机应用于核燃料后处理工业以取代２４级大型混合澄清槽，到美国国立阿贡研究所改进和完善，离心萃取技术已成功应用于核工业并沿用至今；青霉素提取、浓缩和纯化多采用溶剂萃取法。青霉素在水溶液中是不稳定的，所有操作都要求速度，只有离心萃取才能够满足生产要求，因此离心萃取在青霉素生产上得以成熟的应用；废水处理（特别是含酚废水）和油水分离是大型离心萃取机最为成熟的民用领域，由于含酚废水的腐蚀性 ·６４· 离心萃取机及其在稀土萃取中的应用较弱，完全可选用金属材料制造的离心萃取机。目前国内大多数含酚废水的处理基本采用该装备。（２）离心萃取机在稀土萃取分离工艺上的应用。清华大学核能技术设计研究院周嘉贞等人早在２０世纪９０年代就对离心萃取机的研制及其在稀土萃取分离中的应用已作了详尽研究，并成功地应用于稀土萃取分离生产实践。该生产线设计处理能力为５０吨／年，共用玻璃钢离心萃取机３０３台，其中由７０ｍｍ的９６台，由１２０ｍｍ的２０７台。萃取体系为环烷酸和Ｐ５０７两种，迄文献报道时生产线已运转二年多。该生产线虽然所用离心萃取机的最大转鼓直径仅为１２０ｍｍ，分离容量只有０．６Ｍ３／ｈ，但成功地获得了纯度为９９．９９％的荧光级氧化钇和镧、钐、钆等纯产品，更为重要的是奠定了离心萃取在稀土萃取分离工艺中应用的理论和实践基础。 （３）单级ＳＢ型离心萃取机性能试验。世博稀士公司历时４年多，通过四代样机的试制，对离心萃取机的水力学性能（包括：相夹带、界面位置调节、分离容量）和传质性能（包括：稀土单级萃取级效率、Ｐ５０７皂化反应和Ｐ５０７一ＨＣＩ．ＲＥＣｌ３萃取反应）进行了反复试验，试验结果较为满意，该项成果于２００６年通过了包头市科技局组织的“稀土萃取分离用大型离心萃取机的研制”成果鉴定，并于２００６年１２月申请了《单级离心萃取机》实用新型专利，次年１１月授权（ＺＬ２００６ ２ ０１６７７５４．７）。 依据以上三点，开发和研制新一代能够满足现代萃取工业要求，特别是稀土萃取工业要求的离心萃取机及成套全自动离心萃取生产装备是完全可行的，也是非常必要的。１．２ ＳＢ离心萃取机的开发要点 针对目前市场上的离心萃取机产品，有两大缺陷使其难以应用到大规模的萃取工业上。其一、由于离心机的转鼓受力较大，所以转鼓材料基本选用金属材料，而金属材料难以满足大多数萃取工业耐腐蚀的要求；其二，所有市场上的产品，转鼓均采用悬臂式支承，其直接后果是：振动大、噪音大、动力消耗大、运转可靠性低、串级困难。 ＳＢ型离心萃取机及生产线开发要点为：（１）转鼓选材