李家新

摘 要：詳細(xì)介紹了一種新型離心萃取分離機(jī)CTL直聯(lián)式離心萃取分離機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理、技術(shù)創(chuàng)新及特點(diǎn)，與國(guó)內(nèi)外同類(lèi)設(shè)備及典型應(yīng)用等進(jìn)行了比較，主要介紹了該機(jī)的技術(shù)創(chuàng)新和優(yōu)點(diǎn)。介紹了該設(shè)備在濕法冶金領(lǐng)域的應(yīng)用和優(yōu)勢(shì)，特別是適用于濕法冶金行業(yè)的特殊材料系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：溶劑萃??；離心萃取機(jī)；液液分離；濕法冶金

1 前言

從液體混合溶劑中提取部分組分的操作稱(chēng)為液/液萃取。離心萃取器是一種快速高效的液-液萃取（溶劑萃?。┭b置。它是液體和液相的離心力的提取和分離。該設(shè)備可實(shí)現(xiàn)液、液兩相混合、傳質(zhì)、反應(yīng)、萃取、洗滌、分離等功能。廣泛應(yīng)用于濕法冶金、廢水處理、生物、制藥、石化、化工、香料、染料、原子能等領(lǐng)域。它具有流率低、停留時(shí)間短、適應(yīng)流寬、傳質(zhì)快、傳質(zhì)效率高等優(yōu)點(diǎn)。

20世紀(jì)30年代離心提取離心分離機(jī)的研究開(kāi)始在20世紀(jì)40年代產(chǎn)生原型。離心萃取器自引進(jìn)以來(lái)，發(fā)展迅速，在制藥、冶金、廢水處理、石化、核燃料后處理等許多國(guó)家得到了廣泛的應(yīng)用。在中國(guó)，研究的離心萃取器是在1963年。在20世紀(jì)80年代，建立了小型單級(jí)離心分離機(jī)，并取得了一些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果。然而，由于沒(méi)有相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)單位，自那以后就沒(méi)有明顯的進(jìn)展，國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家之間的差距也逐漸擴(kuò)大。在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，CTL直接耦合離心萃取器已經(jīng)吸收了現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，得到了改進(jìn)和完善，逐步形成了系列化和標(biāo)準(zhǔn)化。該機(jī)規(guī)格從直徑50mm～800mm的滾筒直徑，50L/h～90m3/h混合焊劑，基本滿(mǎn)足不同行業(yè)的應(yīng)用需求，是新一代高效離心萃取分離設(shè)備。

2 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

CTL直接耦合離心萃取器由懸浮筒部件、殼體、框架和傳動(dòng)部件組成。掛鼓部分取消了下軸承支持，僅由葉片軸承、主軸和圖片在黑板上，和其他組件的擋水板，輕、重階段是CTL直接聯(lián)想分離器是離心提取的一個(gè)重要組成部分，和液體分離的主要場(chǎng)所之一。外殼由上、下套管組成。下套管是分離液和萃取劑的入口。上部為分離后的輕、重相收集腔。所收集的液體通過(guò)光相出口和重相出口排出?？蚣苡行У刂瘟苏麄€(gè)機(jī)器。大型CTL離心萃取器的機(jī)架還配有隔振系統(tǒng)，以吸收振動(dòng)，避免振動(dòng)到地面，造成損壞。傳動(dòng)件主要由防爆電機(jī)、電機(jī)安裝座和彈性聯(lián)軸器組成。由于它是一種直接結(jié)構(gòu)，節(jié)省了皮帶傳動(dòng)和緊湊結(jié)構(gòu)。

3 工作原理

兩種液相（液體和萃取劑）分別進(jìn)入鼓的外壁形成的殼體和外腔，并迅速與滾筒的旋轉(zhuǎn)混合。底部的葉輪和鼓的外殼形成一個(gè)自吸泵，它產(chǎn)生吸力，使液體的混合通過(guò)桶底的通道被吸進(jìn)鼓內(nèi)。鼓的內(nèi)部通過(guò)平板葉片被分成四個(gè)垂直的腔室，液體是平衡的。液體逐漸從鼓的流動(dòng)中分離出來(lái)。從桶底到光相堰板的分離區(qū)，保證了足夠的時(shí)間形成液/液界面。分離液/液相分別由輕重和重相堰收集。重相堰可以很容易地拆卸和更換。通過(guò)更換厚相堰板的適當(dāng)直徑可以達(dá)到良好的分離效果。

4 技術(shù)創(chuàng)新與特點(diǎn)

CTL離心萃取分離機(jī)的主要技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)有：

4.1 高技術(shù)參數(shù)

CTL離心萃取器的高技術(shù)參數(shù)一般為1～3，大直徑和長(zhǎng)徑比（L/D）。速度、高分離因子。其轉(zhuǎn)子的有效直徑為800mm，是國(guó)內(nèi)外同類(lèi)設(shè)備的最大直徑。它也是處理能力最大的機(jī)器?；旌狭髁靠蛇_(dá)70～90m3/h。長(zhǎng)度直徑比（L/D）達(dá)到2，有效地增加了機(jī)器內(nèi)部材料的滯留時(shí)間，使兩相完全混合并分離。轉(zhuǎn)速一般在2000～3000r/min之間，分離。因子較大，分離效果好。對(duì)于小密度差（Δρ≧0.05）材料具有良好的萃取，分相效果。

4.2 新材料應(yīng)用

濕法冶金工業(yè)通常含有強(qiáng)腐蝕性的無(wú)機(jī)酸，如鹽酸和硫酸。有時(shí)，溫度也被稱(chēng)為高，包含多種有機(jī)溶劑。普通鋼、不銹鋼等常用工程材料受到嚴(yán)重腐蝕，只有鈦TA2和一些合金等貴金屬，對(duì)鹽酸具有良好的耐蝕性。但鈦合金TA2、合金價(jià)格昂貴，使離心萃取機(jī)成本過(guò)高，而濕冶金行業(yè)一般是系列多級(jí)逆流萃取、設(shè)備集，如使用鈦TA2合金制造、企業(yè)投資過(guò)多。高速離心萃取機(jī)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的強(qiáng)離心力，決定了設(shè)備的轉(zhuǎn)子材料需要足夠的強(qiáng)度，非金屬材料難以達(dá)到，所以簡(jiǎn)單使用非金屬材料制造離心式萃取器不合適。濕法冶金行業(yè)的材料中含有各種有機(jī)溶劑，與之接觸的非金屬材料必須適當(dāng)，否則會(huì)被溶解。

4.3 懸掛式轉(zhuǎn)鼓

新的懸吊鼓結(jié)構(gòu)完全抵消了鼓的下部支撐，使得鼓的下部可以完全釋放，沒(méi)有機(jī)械密封，底部沒(méi)有軸承和緊湊型結(jié)構(gòu)。懸吊鼓支架完全在殼體外，材料和軸承驅(qū)動(dòng)完全分離，增加了材料系統(tǒng)的安全性。采用球形彈性支承的支承結(jié)構(gòu)，使轉(zhuǎn)子系統(tǒng)具有柔性。該結(jié)構(gòu)能滿(mǎn)足萃取器的大型技術(shù)參數(shù)，能有效降低機(jī)器的振動(dòng)，維護(hù)保養(yǎng)。底部泵葉輪結(jié)構(gòu)允許材料完全混合在底部，可以泵入滾筒分離。底部進(jìn)料避免了環(huán)形湍流中中心饋電損耗，有效降低了設(shè)備的運(yùn)行功率，大大降低了生產(chǎn)成本。

4.4 本級(jí)回流裝置

離心萃取器比一般適用于輕、重兩相流內(nèi)1：20，流動(dòng)比率，范圍內(nèi)的離心萃取機(jī)可以通過(guò)調(diào)整轉(zhuǎn)速和重型相堰板或增加萃取級(jí)數(shù)等方法調(diào)整，為了得到高質(zhì)量的產(chǎn)品和提取效率高。在生產(chǎn)中，在濕法冶金和稀土提取領(lǐng)域，由于萃取劑和工藝需要，流量比將超過(guò)這個(gè)范圍，達(dá)到1：30，甚至超過(guò)1：20。在流量比的情況下，離心萃取器的內(nèi)相平衡很容易波動(dòng)，萃取接觸表面很小，提取的產(chǎn)物濃度很低，質(zhì)量差，萃取效率低。在回流裝置在不改變提取過(guò)程中，通過(guò)外部或與設(shè)備，實(shí)現(xiàn)階段提取機(jī)器內(nèi)部的實(shí)際流量增加，改善其濃度、時(shí)間和增加的機(jī)會(huì)接觸，滿(mǎn)足提取機(jī)械加工的要求，并獲得穩(wěn)定的、高質(zhì)量的產(chǎn)品，提高提取效率，也大大擴(kuò)大了離心萃取機(jī)的應(yīng)用范圍，解決了離心式萃取機(jī)的應(yīng)用情況。

4.5 在位清洗機(jī)構(gòu)（CIP）

離心萃取器要求材料液體不應(yīng)含有固體雜質(zhì)。然而，在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，在原料或結(jié)晶等固體中經(jīng)常會(huì)遇到小雜質(zhì)。這些固體或多或少沉積在鼓中。如果不及時(shí)清除，固體的沉積將會(huì)越來(lái)越多。一方面，它會(huì)引起機(jī)器的異常振動(dòng)，甚至損壞機(jī)器。另一方面，在滾筒上的兩個(gè)液相之間的平衡界面可以被破壞，從而產(chǎn)生光和重的夾層夾帶，從而導(dǎo)致機(jī)器的分離和分離效果。最后，它必須停止，移除鼓并手動(dòng)清洗它。這肯定會(huì)占用生產(chǎn)時(shí)間，拆下，安裝滾筒也更麻煩，勞動(dòng)強(qiáng)度大。CTL離心萃取器（CIP），可以在不打開(kāi)機(jī)器或去除滾筒的情況下，定期清洗壓力水，可以有效地清洗。清洗鼓內(nèi)壁的沉淀物是解決這個(gè)問(wèn)題的一個(gè)很好的方法。

4.6 防乳化裝置

在一些生產(chǎn)應(yīng)用中，只需要在工藝中分離液相和液相，不需要高強(qiáng)度的混合?；蛱幚硪恍?duì)剪切敏感的材料系統(tǒng)，應(yīng)控制攪拌強(qiáng)度，避免乳化現(xiàn)象的發(fā)生，增加分離的難度。CTL離心萃取器抗乳化裝置，滾筒外殼和套管之間添加一個(gè)抗乳化和抗乳化套筒和外殼之間形成一個(gè)靜態(tài)混合空間，外殼的液體，以避免接觸的外表面高速旋轉(zhuǎn)的鼓，直接通過(guò)靜態(tài)空間組合，通過(guò)機(jī)器的底部，通過(guò)自吸泵的作用底部的鼓，鼓是吸入，在沿滾筒分離的向上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)。

5 結(jié)束語(yǔ)

CTL離心萃取器通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新，取得了較高的技術(shù)參數(shù)，應(yīng)用了新材料，解決了流量比，小振動(dòng)、在線清洗、抗乳化、全自動(dòng)控制滿(mǎn)足濕法冶金行業(yè)的需要，用戶(hù)輸入量低。它可以替代傳統(tǒng)的靜態(tài)提取設(shè)備，如翼提取、塔提取等，可用于濕法冶金、稀土采掘等相關(guān)行業(yè)，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張德友，卓培忠，李傳祥，陳道林，陳崔龍，陳建國(guó).新型離心萃取機(jī)的開(kāi)發(fā)及其應(yīng)用前景[J].過(guò)濾與分離，2008（3）：39～42.