离心萃取器在有色冶金中的应用

李家新

摘 要：详细介绍了一种新型离心萃取分离机CTL直联式离心萃取分离机的结构、工作原理、技术创新及特点，与国内外同类设备及典型应用等进行了比较，主要介绍了该机的技术创新和优点。介绍了该设备在湿法冶金领域的应用和优势，特别是适用于湿法冶金行业的特殊材料系统。

关键词：溶剂萃取；离心萃取机；液液分离；湿法冶金

1 前言

从液体混合溶剂中提取部分组分的操作称为液/液萃取。离心萃取器是一种快速高效的液-液萃取（溶剂萃取）装置。它是液体和液相的离心力的提取和分离。该设备可实现液、液两相混合、传质、反应、萃取、洗涤、分离等功能。广泛应用于湿法冶金、废水处理、生物、制药、石化、化工、香料、染料、原子能等领域。它具有流率低、停留时间短、适应流宽、传质快、传质效率高等优点。

20世纪30年代离心提取离心分离机的研究开始在20世纪40年代产生原型。离心萃取器自引进以来，发展迅速，在制药、冶金、废水处理、石化、核燃料后处理等许多国家得到了广泛的应用。在中国，研究的离心萃取器是在1963年。在20世纪80年代，建立了小型单级离心分离机，并取得了一些实验数据和结果。然而，由于没有相应的技术标准和专业生产单位，自那以后就没有明显的进展，国外发达国家之间的差距也逐渐扩大。在现有技术的基础上，CTL直接耦合离心萃取器已经吸收了现有技术的优点，得到了改进和完善，逐步形成了系列化和标准化。该机规格从直径50mm～800mm的滚筒直径，50L/h～90m3/h混合焊剂，基本满足不同行业的应用需求，是新一代高效离心萃取分离设备。

2 结构简介

CTL直接耦合离心萃取器由悬浮筒部件、壳体、框架和传动部件组成。挂鼓部分取消了下轴承支持，仅由叶片轴承、主轴和图片在黑板上，和其他组件的挡水板，轻、重阶段是CTL直接联想分离器是离心提取的一个重要组成部分，和液体分离的主要场所之一。外壳由上、下套管组成。下套管是分离液和萃取剂的入口。上部为分离后的轻、重相收集腔。所收集的液体通过光相出口和重相出口排出。框架有效地支撑了整个机器。大型CTL离心萃取器的机架还配有隔振系统，以吸收振动，避免振动到地面，造成损坏。传动件主要由防爆电机、电机安装座和弹性联轴器组成。由于它是一种直接结构，节省了皮带传动和紧凑结构。

3 工作原理

两种液相（液体和萃取剂）分别进入鼓的外壁形成的壳体和外腔，并迅速与滚筒的旋转混合。底部的叶轮和鼓的外壳形成一个自吸泵，它产生吸力，使液体的混合通过桶底的通道被吸进鼓内。鼓的内部通过平板叶片被分成四个垂直的腔室，液体是平衡的。液体逐渐从鼓的流动中分离出来。从桶底到光相堰板的分离区，保证了足够的时间形成液/液界面。分离液/液相分别由轻重和重相堰收集。重相堰可以很容易地拆卸和更换。通过更换厚相堰板的适当直径可以达到良好的分离效果。

4 技术创新与特点

CTL离心萃取分离机的主要技术创新点有：

4.1 高技术参数

CTL离心萃取器的高技术参数一般为1～3，大直径和长径比（L/D）。速度、高分离因子。其转子的有效直径为800mm，是国内外同类设备的最大直径。它也是处理能力最大的机器。混合流量可达70～90m3/h。长度直径比（L/D）达到2，有效地增加了机器内部材料的滞留时间，使两相完全混合并分离。转速一般在2000～3000r/min之间，分离。因子较大，分离效果好。对于小密度差（Δρ≧0.05）材料具有良好的萃取，分相效果。

4.2 新材料应用

湿法冶金工业通常含有强腐蚀性的无机酸，如盐酸和硫酸。有时，温度也被称为高，包含多种有机溶剂。普通钢、不锈钢等常用工程材料受到严重腐蚀，只有钛TA2和一些合金等贵金属，对盐酸具有良好的耐蚀性。但钛合金TA2、合金价格昂贵，使离心萃取机成本过高，而湿冶金行业一般是系列多级逆流萃取、设备集，如使用钛TA2合金制造、企业投资过多。高速离心萃取机旋转产生的强离心力，决定了设备的转子材料需要足够的强度，非金属材料难以达到，所以简单使用非金属材料制造离心式萃取器不合适。湿法冶金行业的材料中含有各种有机溶剂，与之接触的非金属材料必须适当，否则会被溶解。

4.3 悬挂式转鼓

新的悬吊鼓结构完全抵消了鼓的下部支撑，使得鼓的下部可以完全释放，没有机械密封，底部没有轴承和紧凑型结构。悬吊鼓支架完全在壳体外，材料和轴承驱动完全分离，增加了材料系统的安全性。采用球形弹性支承的支承结构，使转子系统具有柔性。该结构能满足萃取器的大型技术参数，能有效降低机器的振动，维护保养。底部泵叶轮结构允许材料完全混合在底部，可以泵入滚筒分离。底部进料避免了环形湍流中中心馈电损耗，有效降低了设备的运行功率，大大降低了生產成本。

4.4 本级回流装置

离心萃取器比一般适用于轻、重两相流内1：20，流动比率，范围内的离心萃取机可以通过调整转速和重型相堰板或增加萃取级数等方法调整，为了得到高质量的产品和提取效率高。在生产中，在湿法冶金和稀土提取领域，由于萃取剂和工艺需要，流量比将超过这个范围，达到1：30，甚至超过1：20。在流量比的情况下，离心萃取器的内相平衡很容易波动，萃取接触表面很小，提取的产物浓度很低，质量差，萃取效率低。在回流装置在不改变提取过程中，通过外部或与设备，实现阶段提取机器内部的实际流量增加，改善其浓度、时间和增加的机会接触，满足提取机械加工的要求，并获得稳定的、高质量的产品，提高提取效率，也大大扩大了离心萃取机的应用范围，解决了离心式萃取机的应用情况。

4.5 在位清洗机构（CIP）

离心萃取器要求材料液体不应含有固体杂质。然而，在实际的应用过程中，在原料或结晶等固体中经常会遇到小杂质。这些固体或多或少沉积在鼓中。如果不及时清除，固体的沉积将会越来越多。一方面，它会引起机器的异常振动，甚至损坏机器。另一方面，在滚筒上的两个液相之间的平衡界面可以被破坏，从而产生光和重的夹层夹带，从而导致机器的分离和分离效果。最后，它必须停止，移除鼓并手动清洗它。这肯定会占用生产时间，拆下，安装滚筒也更麻烦，劳动强度大。CTL离心萃取器（CIP），可以在不打开机器或去除滚筒的情况下，定期清洗压力水，可以有效地清洗。清洗鼓内壁的沉淀物是解决这个问题的一个很好的方法。

4.6 防乳化装置

在一些生产应用中，只需要在工艺中分离液相和液相，不需要高强度的混合。或处理一些对剪切敏感的材料系统，应控制搅拌强度，避免乳化现象的发生，增加分离的难度。CTL离心萃取器抗乳化装置，滚筒外壳和套管之间添加一个抗乳化和抗乳化套筒和外壳之间形成一个静态混合空间，外壳的液体，以避免接触的外表面高速旋转的鼓，直接通过静态空间组合，通过机器的底部，通过自吸泵的作用底部的鼓，鼓是吸入，在沿滚筒分离的向上运动过程中实现。

5 结束语

CTL离心萃取器通过技术创新，取得了较高的技术参数，应用了新材料，解决了流量比，小振动、在线清洗、抗乳化、全自动控制满足湿法冶金行业的需要，用户输入量低。它可以替代传统的静态提取设备，如翼提取、塔提取等，可用于湿法冶金、稀土采掘等相关行业，具有显著的经济效益和社会效益。

参考文献：

[1] 张德友，卓培忠，李传祥，陈道林，陈崔龙，陈建国.新型离心萃取机的开发及其应用前景[J].过滤与分离，2008（3）：39～42.