溶剂萃取过程中产生乳化的原因及处理方法

1、 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 溶剂萃取过程中产生乳化的原因及处理方法 广东石菜铜业公司王红卫 摘要 木文分析 了浓剂萃取过程巾产 , 屯乳化的原因 , 探讨了几种破乳方法的机理 , 介提出了为防日汾生乳化均排施 。 一 、 前言 石菜铜矿原矿含砷高 , 精矿经冶炼后所 产粗铜含砷在一。 。 , 比一般的阳极板 含砷一要高出几十倍 。 在 电 解精炼过程巾 , 阴极铜中的砷约进入 电 解液并在其中不 断积 累 , 由于砷和铜的标准 电位接近 , 故当 电解液含

2、砷量高到一定程度 时 , 砷就在阴极上析出 , 从而影响 电铜质量 。 为保证 电铜质量 , 杜绝环境污染 , 由北京矿 冶研究总院与石菜铜业公司合作设计了 与 , 。 电铜 配套的萃取脱砷并生产砷酸铜的 净液工段 。 流程采用五级萃取 , 一级洗涤 , 三级反萃 , 设备选用不锈钢浅池型混合澄清 萃取槽 , 有机相组成选用为萃 取 剂 , 。为协萃剂, 煤油 为稀释剂 , 每天 可 脱除一砷 。 该厂是目前国内唯一 用 萃取砷的厂家 , 自年月底投产以 来 , 在两年多的 生产实践中 , 情况 基本良 好 , 但由于各种因素的影响 , 使得萃取操作 过程中经常产 生乳化 , 从而影响萃取的正

3、常 进行 。 下面就 生产实践过程 中产生乳化的原 因及不同的破乳方 法进行分析和探讨 。 二 、 产生乳化的原因 一般给乳化液的定义是由有机相和水 相所形成的稳定而且均匀的混合物 , 即一相 和另一相成为极细分散体的混合 液 。 但该定 义还不够完善 , 而比较完善的定义为乳化 液是一个多相体系 , 其中至少有 一种液体以 有 色冶炸 。 液珠的形 式均匀地分散于一个不和它混合 的 液体之中 , 液珠的直径一般大于 群 , 此 种体系皆仃一个最低的稳定度 , 这个稳定度 可因有表面活性剂或微 细粒子 之存在而大为 增加 。 产生乳化的原因很多 , 可能因水相或有 机相引起的 。 萃取中的乳化

4、液有油 包水 型 或水包油型两种 。 对我厂 萃取乳化液分析研究后 , 确定为油包水型 。 一般乳化液之所以稳定 , 必须有称做乳 化稳定剂的物质存在 。 乳化稳定剂通常可分 为如下三类 某些具有极性基团的长链化合物 , 如 常 用的肥皂及长链的磺酸和酸性硫酸醋 。 。 大分子的亲水物质 , 如蛋白质 、 树胶 和琼醋等 。 。 某些不溶性的微细固体粒子 , 如铁 、 铜 或镍的盐基硫酸盐 、 硫酸铅 、氧化铁、氢氧 化铁 、 泥土 、 硅以及炭黑的悬浮物和碳酸钙 等物质的存在均能稳定水包油型或油包水型 乳化液 , 而炭黑的存在 , 比其他固体颗粒更 能起到稳定油包水型乳化液的作用 。 总结我

5、厂两年来 的生产实践表明 , 引起 产生乳化 的原因归纳如下 因萃取体系中呈胶粒状态的极微细 的固体细粒而引起的乳化占 。 在铜电解精炼生产过程中 , 为了获得致 密而平整的电解铜 , 通常往电解液中加入少 量明胶 、 硫脉 、 干酪素等表面活性物质作为 添加剂 , 而由于石篆铜矿粗铜杂质含量高 , 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 磷酸下 一 酷的降解产物有 、 、 、 声 故我厂 电铜生产过程 中添加剂是比一般铜电 解精炼更 多 , 在 电积脱铜槽 中还往往加

6、入皂 夹水 作为覆盖层 , 这些都是凡分子以及具有 极性基团的长 链化合物 , 在萃取过程 中拄往 容易和有机相形成难分层的乳化液 。 因水相进料液中的杂质 含量高而引起 的乳化占 。 因石荣粗铜 中杂质介量高 , 经电积脱铜 后 的电解液含虽降为 胡一 , 为一 , 但其它金属离子 如 铁 、 锑 、 秘 、 镍 、 镁之类获木上未降低 , 均在 以上 , 而钙 离子已达到 以上 , 加土 人为和机械带入的其它悬浮物如地面防腐 层的沥青颗粒 , 使得 电解液 中悬 浮物达到 以上 。 在 净液工段电解 液贮槽 , 温度 降到常温后在贮槽四周 壁 上析出一种不 溶于 水的白色针状物 , 经北京

7、矿冶研究 总院分析 鉴定为硫酸钙 , 后来在反萃级 及洗涤级 混合 澄清室的底部都发现近厚的这种 白色沉 淀物 。 而这些物质的盐基硫酸盐及悬 浮固体 细微颗粒物 , 均是乳化液的稳定剂 , 对乳化 液都能起稳定作用 。 因进料水相及有机相的相比失调所 引起的乳化占 。 电解液送至净液工段 电解液贮槽并降到 常温后 , 由于硫酸铜及硫酸钙溶解度减小 一导 致在管壁的析出 , 造成进料浪管及回流管堵 塞 , 结 果水相与有机相 的相比失控 , 使混合 澄清室 中分散带厚 度逐渐增大 , 甚至充斥整 个澄清室而形成稳定的乳化液 。 因界 面絮凝物即第三相过多所引 起的乳化占 。 因铜电解液砷 含量

8、高 , 使得 有机相 的 操作容量高达一 , 因而在萃 取过程 中有机相 的负载接近饱和容量 , 导致 与 十 生成的萃合物超过其在有机相 中的溶解度 , 于是在水相与有机相中间形成 界面絮凝物即第三相 。 另外由于育机相 各组成成分 的降解物质及原料物质 , 如 磷酸 几 一 一 一 酸磷和 、 、 、口,了 磷酸一 二 即含有 一乙菜已基原料 物 质和某些单元酸煤油 中含有左 右的芳烃等都是 乳化增强剂 。 在两年多的生 产 过程 中 , 从 混合澄清室 中共抽取近 的 界而絮凝物 。 曾经有人研究发 现 , 不溶性界面 絮凝物中有为有机相 , 为固休 以 沉淀物形式存在 , 为水 。 而

9、在的 有机相中 , 有为萃取剂的降解产物 。 由于搅拌强度过大 而引起的 乳化占 。 我厂草取箱搅拌系统采用片 直 叶涡 轮 。 涡轮直径 , 转 速 , 涡 轮盖板上面还有片副桨叶 , 直径 , 萃取 系统用台的电机带动 , 每台 电 机带动个搅拌轴 , 在操作运转过程 中 , 因 电机与某一个搅拌轴的皮带脱落或检修后安 装时不注意造成电机型号不一致如海南农 垦水泥厂炼铜车间检修后不注意将不同类型 号 电机装在一起 , 使得在 一段时 问内经常发 生乳化 , 造成某级混合室 内搅拌 强 度 增 大 。 由于水相与有机相受到剧 烈搅拌 , 使萃 取室内水力学平衡遭到破坏 , 导致水相与有 机相

10、之间界面张力下降 , 造成两 相混合过于 激烈而极细分散 , 一时难以分相而 造成 乳 化 。 三 、 破乳方法 在溶剂萃取过程 中 , 根据不同类型的乳 化液 , 可选用不同的破乳方法 。 对油包水型乳化液常常选用以下几种 方法 有 色冶炼 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 自然沉降法当发现操作过 程 中 产 生 乳化后 , 停机自然沉降一段时间 , 利用 水相和有机相 的比重不同进行 自然分相 , 并 二 主混合室 内根据相 比进 行调 整 。 常压加热或蒸馏

11、法 此法利用水相 及有机相的溶解度及沸点不同有机相易挥 发等物理性质而进行 相分离 。 高压加热或蒸馏法 此法 与常压加 热或蒸馏原理相同 , 但效率高 , 时间短 , 相 分离效果比常压下加热或蒸馏要好 。 电力去水法利用水相导 电而有机 相不导 电 , 在 电场作用下促进 两相的聚结 并 使之分离 。 此法的优点是相夹带少 , 虽然要用 高压电场一般为 , 但由于 电流非常 低常为 。 , 故 总的电耗低 , 因而经 济上是合算的 , 对于浅池型混合澄清萃取槽 尤 为有效 。 化学处理法加入破乳剂 , 变型破 乳 , 此法是 往 乳化液中加入一种 物质去稳 定剂 , 通过吸附作用在 界 面

12、引起乳化液的吸 附聚集或是 通过中和液滴表面 电荷而促进乳 化液的分离 。 但这种 方法每次都要加入去稳 定剂 , 会污染有机溶剂并增加有机相的消耗 。 离心法通过离心力作用 , 利用有 机相与水相的比重不同 , 促进两相的分离 。 过滤法 通过过滤将乳化液 中固休 颗粒除去 , 亦即将乳化液 的稳定剂去掉 , 使 两相聚集分离 。 机械法 通过对乳化液 的慢 速搅 拌 , 有助于两相聚集 , 可使 乳化减轻 。 对水包油 型的乳化液 , 可使 用如下几 种破乳方法 化学处理法加入破乳剂 , 加 酸 处理 , 加酸配以钙盐沉淀 离心法 机械破乳法 。 四 、 结语 从以上分析可知 , 由于萃取

13、过程产生乳 有色冶炼 。 化 , 从而影响萃取操作的正常进行 , 降低萃取 率 。 在 经常产生乳化的一段时间里 , 净液工 段萃取 率只 有原设计一般为 , 最 高可达也影响到 电铜的质量 。 为保证 萃取操作的正常进行及电铜的质量 , 防止乳 化的产生 , 提 高萃取率 , 针对上述情况 , 我 厂采取了如下措施 。 加强电解液的过滤 , 控制电解液中的 杂质 含量 , 保证得到含悬浮颗粒低于 的萃取料液 , 为此 , 我厂增加了一台 的 一 型板框 式压滤机 。 送往净液工段进行萃取 的 电解液须经 过活性炭柱以吸附 电解液 中明胶 、 硫脉 、 干 酪素等大分子活性物质 。 根据有机相的消耗 , 定期对有机相进 行补充和洗涤 。 我厂每生产砷 酸 铜含 , 有机相消耗分别为 设计为 。 ,。 设计 为 , 煤油设 计 为 , 均大于设计指标 。 经分析研究 , 溶剂 损失主要有以下个方面雾沫损失占 溶解损失占 , 挥发损失 占降解损失占反萃液 及萃余液夹带损失占 多 界面絮凝 物夹带损失占跑 、 冒 、 滴 、漏 占 取样占 。 加强设备的维护和保养丁作 , 特别加 强了电机的运转及管道的疏通管理工作 。 及时抽出两相间的界面絮凝物并进行 处理