MUHADHARA WA 16

UCHIMBAJI

16.1. UCHIMBOZI KATIKA MFUMO WA KIOEVU-KIOEVU

16.1.1. HABARI ZA JUMLA

Uchimbaji katika mfumo wa kioevu - kioevu ni mchakato wa kuchimba dutu iliyoyeyushwa au vitu kutoka kwa kioevu kwa msaada wa kioevu kingine maalum ambacho hakipunguki au karibu haina kufuta katika moja ya kwanza, lakini kufuta vipengele vilivyotolewa.

Mchoro wa mchoro wa uchimbaji unaonyeshwa kwenye Mtini. 16.1.1.

Kiuavijasumu" href="/text/category/antibiotik/" rel="bookmark">viuavijasumu ambavyo huoza kwa viwango vya juu vya joto.

Katika hali nyingi, uchimbaji hutumiwa pamoja na urekebishaji. Kwa kuwa matumizi ya joto kwa urekebishaji hupungua kwa kuongezeka kwa mkusanyiko wa suluhisho la awali, mkusanyiko wa awali wa suluhisho kwa uchimbaji hufanya iwezekanavyo kupunguza matumizi ya joto kwa kutenganisha mchanganyiko wa awali.

16.1.2. USAWAZI KATIKA MFUMO WA KIOEVU-KIOEVU

Mpito wa dutu iliyosambazwa kutoka kwa awamu moja ya kioevu (suluhisho la awali) hadi nyingine (extractant) hutokea mpaka usawa umewekwa, yaani, mpaka uwezo wa kemikali katika awamu ufanane. Mchakato unahusisha vipengele vitatu (K=3) na awamu mbili (F=2). Kulingana na kanuni ya awamu, tofauti ya mfumo F = 3 . Hata hivyo, joto na shinikizo wakati wa mchakato wa uchimbaji kawaida huwekwa mara kwa mara. Kisha tofauti ya mfumo wa uchimbaji itakuwa sawa na moja.

Kwa hiyo, mkusanyiko fulani wa dutu iliyosambazwa katika awamu moja katika hali ya usawa inafanana na mkusanyiko fulani katika mwingine.

Usawa katika michakato ya uchimbaji unaonyeshwa na mgawo wa usambazaji φ, ambao ni sawa na uwiano wa viwango vya usawa wa dutu iliyotolewa katika awamu zote za kioevu - katika dondoo na raffinate.

Katika mifumo rahisi zaidi, suluhisho za dilute zinatosha, kutii sheria ya Berthelot - Nernst; kwa joto la kawaida, mgawo wa usambazaji hautegemei mkusanyiko wa dutu iliyosambazwa na φ = u/x, Wapi wewe, x- viwango vya usawa wa dutu iliyosambazwa katika dondoo na raffinate. Katika kesi hii, mstari wa usawa ni sawa:

DIV_ADBLOCK7">

Mgawo wa usambazaji, kama sheria, katika mifumo ya viwanda imedhamiriwa kwa majaribio.

Ikiwa tunazingatia awamu zote mbili za kioevu kuwa hazipatikani kwa kila mmoja, basi kila awamu itakuwa suluhisho la vipengele viwili. Katika kesi hii, mchakato wa uchimbaji, kwa kulinganisha na michakato mingine ya uhamishaji wa wingi, unaweza kuonyeshwa katika kuratibu. y- x.

Ikiwa awamu za kioevu ni mumunyifu kwa sehemu, kila moja itakuwa suluhisho la sehemu tatu wakati wa uchimbaji. Nyimbo za mchanganyiko wa vipengele vitatu zinawasilishwa katika mfumo wa kuratibu wa triangular (Mchoro 16.1.2).

DIV_ADBLOCK8">

Wakati wa kuondoa dutu ya kusambazwa M kutoka kwa mchanganyiko N na pointi zinazofanana na nyimbo zinazosababisha zitalala kwenye mstari wa moja kwa moja RM, na zaidi diluted ufumbuzi ni, karibu na upande wa pembetatu L.E..

Usawa wa nyenzo" href="/text/category/balans_materilmznij/" rel="bookmark">salio la nyenzo

R+E=N,

Wapi: R, E, N- wingi wa raffinate, dondoo, mchanganyiko wa awali, kwa mtiririko huo, kilo.

Kwa mujibu wa sheria za kujiinua tunazo

https://pandia.ru/text/78/416/images/image007_81.jpg" width="243" height="244 src=">

Mchele. 16.1.4. Mstari wa usawa katika mchoro wa pembetatu

Muundo wa suluhisho za sehemu mbili za homogeneous M Na L Na M Na E inayojulikana na pointi kwenye pande za mchoro L.M. Na KULA. Viyeyusho L Na E kuunda ufumbuzi homogeneous tu katika maeneo madogo LR Na EE. Mchanganyiko wa kutengenezea kwenye tovuti RE hutenganisha katika miyeyusho miwili iliyojaa ya sehemu mbili zenye homogeneous R(suluhisho lililojaa E V L) Na E(suluhisho lililojaa L V E). Zaidi ya hayo, kiasi cha ufumbuzi uliojaa katika kila tabaka mbili imedhamiriwa na nafasi ya uhakika N na hupatikana kwa mujibu wa kanuni ya lever [(tazama equation (16.1.2)].

Wakati wa kuongeza dutu M kwenye mchanganyiko wa utungaji N mchanganyiko wa ternary wa utungaji unaojulikana na uhakika huundwa N1 amelala kwenye mstari ulionyooka N.M.. Mchanganyiko wa utunzi https://pandia.ru/text/78/416/images/image009_88.gif" width="92" height="23 src=">. Pamoja na kuongeza zaidi ya dutu iliyosambazwa kwenye mchanganyiko M2 , M3 , ...tunapata michanganyiko ya mwisho ya nyimbo N2 , N3 ..., ambayo pia hutengana katika awamu na nyimbo za usawa R2 na E2, R3 na E3 nk Wakati huo huo, uwiano wa wingi wa viwango vya mtiririko wa usawa pia hubadilika hadi wakati ambapo moja ya awamu hupotea katika kesi inayozingatiwa na utungaji N4. Baada ya hayo, wakati wa kuongeza dutu ya kusambazwa M Suluhisho za ternary zenye homogeneous za muundo huundwa N5 nk Ukiunganisha R 1 na E1, R2 na E2... kwa kutumia mistari iliyonyooka, tunapata chords za usawa R1 E1,R2 E2,..., sambamba na utunzi wa usawa. Chodi za usawa huungana kwa uhakika KWA, inayoitwa muhimu. Mteremko wa chord ya usawa imedhamiriwa na asili ya vipengele na muundo wa awamu. Kuunganisha nukta zinazoonyesha utunzi wa usawa R, R1 R2 , ... na E, E1 E2, ..., curve laini, tunapata curve ya usawa (curve binodal). Tawi RK curve ya usawa ina sifa ya utunzi wa usawa wa awamu ya kutengenezea L, na tawi EC- nyimbo za usawa wa awamu ya kutengenezea E.

Mviringo wa darubini katika mchoro wa pembe tatu hutenganisha maeneo yanayolingana na michanganyiko ya awamu mbili (chini ya curve ya darubini) na miyeyusho ya awamu moja (nje ya curve ya darubini).

Imeonyeshwa kwenye Mtini. 16.1.4 mchoro wa usawa umechorwa kwa ajili ya halijoto isiyobadilika na inaitwa isotherm.

Kwa mazoezi, tunapaswa kushughulika na vipengele ambavyo vina umumunyifu wa sehemu katika safu fulani za mkusanyiko. Kulingana na tabia ya vipengele, michoro ya pembetatu huja na kanda mbili na tatu za umumunyifu mdogo.

Joto pia huathiri usawa wa mfumo. Umumunyifu wa kuheshimiana wa vifaa, kama sheria, huongezeka na joto linaloongezeka, kwa hivyo, anuwai ya mifumo tofauti hupungua. Kwa kuongezeka kwa joto, curve ya binodal kwenye Mtini. 16.1.4 itakaribia mhimili L.E., wakati eneo chini ya mstari RKE itapungua.

16.1.3. UHAMISHO WA MISA WAKATI WA KUCHUGA

Sheria za kinetic za mchakato wa uchimbaji zinatambuliwa na sheria za msingi za uhamisho wa wingi.

Ili kuongeza eneo la uso wa mawasiliano ya awamu, moja ya awamu hutawanywa kwa namna ya matone katika awamu nyingine inayoendelea. Sehemu ya uso wa mawasiliano ya awamu imedhamiriwa na uhifadhi wa awamu iliyotawanywa kwenye dondoo na kipenyo cha wastani cha uso wa matone. Dutu iliyosambazwa huenea kutoka kwa awamu inayoendelea hadi kwenye uso wa matone, na kisha ndani ya droplet, au, kinyume chake, kutoka kwenye droplet kupitia interface ya awamu hadi awamu inayoendelea.

Uhamisho wa wingi ndani ya matone unafanywa na kuenea kwa molekuli na convective. Convection ndani ya matone hutokea kutokana na mzunguko wa kioevu. Sura na ukubwa wa matone hubadilika mara nyingi wakati wa mchakato wa uchimbaji kutokana na mtawanyiko na kuunganisha. Katika kesi hii, uso wa mawasiliano ya uso unafanywa upya.

Sheria ya pili ya Fick inatumika kuelezea uhamishaji wa watu wengi katika michakato ya uchimbaji.

Katika hali ya jumla, wakati upinzani wa uenezaji katika awamu zinazoendelea na zilizotawanyika haziwezi kupuuzwa, mgawo wa uhamisho wa wingi unatambuliwa na maneno.

https://pandia.ru/text/78/416/images/image005_121.gif" width="12" height="23 src=">.gif" width="17" height="24 src=">. gif" width="55" height="24">. Kisha mlingano msingi wa uhamishaji wa wingi utaandikwa upya kama ifuatavyo:

Ikiwa upinzani mkuu wa uenezaji umejilimbikizia katika awamu ya kutawanywa, yaani..gif" width="113" height="25 src=">.

Coefficients ya uhamisho wa wingi katika awamu huhesabiwa kwa kutumia milinganyo ya kigezo, ambayo hupatikana kwa misingi ya data ya majaribio. Milinganyo ya kigezo imetolewa hapa chini wakati wa kuelezea miundo ya kichimbaji.

Wastani wa nguvu ya kuendesha gari huhesabiwa kwa kuzingatia kipengele cha mpito cha ukubwa na kuanzisha thamani yake katika milinganyo ya hesabu.

16.1.4. MICHORO NA HESABU ZA TARATIBU ZA UCHIMBAJI

Katika tasnia, uchimbaji wa mara kwa mara au unaoendelea hutumiwa kulingana na miradi ifuatayo: hatua moja, hatua nyingi za kukabiliana na hatua nyingi na dondoo ya sasa ya msalaba.

Uchimbaji wa hatua moja kutumika katika hali ambapo mgawo wa kujitenga ni wa juu. Inaweza kufanywa mara kwa mara na kwa kuendelea kulingana na mpango ulioonyeshwa kwenye Mtini. 16.1.5, a. Suluhisho la awali linapakiwa kwenye vifaa vya mchanganyiko F kwa wingi L kilo mkusanyiko wa kutengenezea Mh na mchimbaji E, ambayo huchanganywa na kichochezi na kisha kugawanywa katika tabaka mbili: dondoo E na raffinate R.

https://pandia.ru/text/78/416/images/image025_42.gif" width="97" height="24 src="> (16.1.5)

Kuamini hivyo y=φx na moduli ya uchimbaji m= E/ L, tunapata viwango vya raffinate

https://pandia.ru/text/78/416/images/image028_36.gif" width="77" height="48 src="> (16.1.7)

Wakati huo huo, kiwango cha uchimbaji

https://pandia.ru/text/78/416/images/image030_37.gif" width="80" height="21">

Hebu fikiria mchakato wa uchimbaji wa hatua moja kwenye michoro ya triangular na mstatili (Mchoro 16.1.5, Mtini. b, c). Wakati suluhisho la awali linachanganywa na mchimbaji, mchanganyiko wa ternary huundwa, muundo ambao una sifa ya uhakika. N, iko kwenye mstari wa kuchanganya F.E.. Baada ya kugawanyika kwa mchanganyiko huu, dondoo na raffinate huundwa, nyimbo ambazo zimedhamiriwa na vidokezo. R Na E, amelala kwenye chord ya usawa kupita kwenye uhakika N. Moduli ya dondoo imedhamiriwa na sheria ya lever: E/ F= FN/(EN)

Kiasi cha Raffinate R= https://pandia.ru/text/78/416/images/image032_34.gif" width="79" height="24">.

Muundo wa raffinate imedhamiriwa na uhakika RK, na dondoo ni hatua Ek upande wa pembetatu L.M..

Thamani kubwa za moduli za dondoo huamua alama N1 Na N2 kwenye curve ya binodal: Na .

Wakati suluhisho la awali na dondoo haziwezi kuunganishwa kwenye mchoro katika-X mchakato wa uchimbaji unawakilishwa na mstari wa moja kwa moja AB, kwa ajili ya kujenga kutoka kwa uhakika hn chora mstari kwa pembe DIV_ADBLOCK13">

Moduli ya dondoo ya kupata raffinate yenye mkusanyiko fulani hk

Kadiri moduli ya dondoo inavyokuwa kubwa, ndivyo tanjiti ya pembe ya mwelekeo na mkusanyiko wa sehemu iliyotolewa katika raffinate na dondoo inavyopungua. : Na. Walakini, kadiri moduli ya mchimbaji inavyoongezeka, gharama ya kuzaliwa upya huongezeka. Thamani bora za uchimbaji ni 1.2< mφ <2.

Uchimbaji wa hatua nyingi inafanywa katika sehemu nyingi za uchimbaji au vitengo vya uchimbaji, ambapo kila kitengo kinawakilisha ufungaji wa kujitegemea. Uchimbaji wa hatua nyingi unaweza kufanywa kwa njia ya kukabiliana na mchimbaji, na mtiririko wa msalaba wa ufumbuzi wa awali na mchimbaji, au njia ya pamoja mbele ya dondoo kadhaa.

Uchimbaji wa countercurrent unaweza kufanywa kulingana na mipango mbalimbali. Kwa mfano, katika vitoa dawa, pakiti na sahani, muundo wa awamu zote mbili hubadilika mfululizo kwa urefu wa kifaa. Katika vichimbaji au usakinishaji mwingine, muundo wa awamu zote mbili au moja hubadilika ghafla wakati wa kusonga kutoka sehemu hadi sehemu.

Katika mitambo ya countercurrent ya sehemu nyingi (Mchoro 16.1.6, a) suluhisho la awali F na mchimbaji E kuja kutoka ncha tofauti za ufungaji. Dondoo iliyo na mkusanyiko wa kijenzi kilichotolewa karibu na kueneza huingiliana katika hatua ya kwanza na suluhisho la awali F mkusanyiko hn. Baada ya kutenganisha mchanganyiko wa ternary katika hatua ya kwanza, dondoo yenye mkusanyiko wa = yKwa na mkusanyiko wa raffinate x1 . Muundo wa Raffinate x1 katika hatua ya pili inaingiliana na dondoo la utungaji E3. Baada ya kujitenga, raffinate ya utungaji hupatikana R2 na dondoo ya utungaji E2. Katika hatua ya mwisho ya nth, raffinate ilipungua katika kipengele kilichotolewa Rn-1 mkusanyiko huingiliana na dondoo mpya E mkusanyiko DIV_ADBLOCK14">

Wacha tuonyeshe mchakato wa uchimbaji wa hatua nyingi kwenye mchoro katika- X(Mchoro 16.1.6, b) Ili kufanya hivyo, tutaunda equation kwa mstari wa kazi wa mchakato.

Tunaandika usawa wa nyenzo kwa usakinishaji mzima wa sehemu iliyotolewa, tukipuuza umumunyifu wa pamoja wa suluhisho na dondoo, kwa viwango kwa kilo 1 ya dondoo:

https://pandia.ru/text/78/416/images/image043_26.gif" width="169" height="24 src=">

https://pandia.ru/text/78/416/images/image045_26.gif" width="151" height="41 src=">

ambayo ni mlinganyo wa mstari ulionyooka na tangent ya mteremko

https://pandia.ru/text/78/416/images/image047_21.gif" width="57" height="24"> na kwa uhakika.

Msimamo wa mstari wa kinetic imedhamiriwa na mgawo wa uchimbaji na hali ya hydrodynamic katika vifaa.

Mchakato wa mchoro wa pembetatu unaonyeshwa kwenye Mtini. 16.1.6 V.

Katika sehemu ya kwanza ya ufungaji wa uchimbaji, juu ya mtiririko wa ufumbuzi wa awali wa mwisho F huingiliana na dondoo kutoka hatua ya pili ya awali E2 na malezi ya mchanganyiko wa hatua ya ternary N1 , baada ya kujitenga ambayo dondoo hupatikana katika kitenganishi E1 na raffinate Rl katika kesi ya jumla ya utungaji usio na usawa.

Katika hatua ya pili, raffinate Rl huingiliana na dondoo kutoka hatua ya tatu E3, kutengeneza mchanganyiko wa ternary N2 , ambayo imegawanywa katika R2 na e2.

Kwa kuunganisha pointi mbili zinazofanana na utunzi wa awamu kwenye mlango na njia ya kila sehemu na mistari FE1,RE2,R2 E3 nk na kuendelea nao, tunapata hatua ya makutano R.

Michakato sawa hutokea katika sehemu zilizobaki za extractor. Matokeo yake, suluhisho la awali linapungua katika sehemu iliyoondolewa na kuacha mwisho nth sehemu za mkusanyiko hk, na mchimbaji hujazwa na sehemu hadi mkusanyiko wa mwisho uk.

Uchimbaji na mchimbaji wa mtiririko wa msalaba unaweza kufanywa katika sehemu kadhaa mfululizo (Mchoro 16.1.7). A) au katika sehemu moja mara kwa mara (Mchoro 16.1.7 ,b).

Wakati mchakato unafanywa kwa kuendelea, ufumbuzi wa awali F huletwa katika sehemu ya kwanza, ambayo huchakatwa na mchimbaji E, baada ya kujitenga, raffinate hupatikana R1 na dondoo . Raffinate R1 inaletwa katika sehemu ya pili, ambayo inasindika tena na dondoo safi E. Dondoo E1 Na E2 huondolewa kwenye ufungaji, na muundo wa raffinate R2 inaingia sehemu inayofuata, ambapo mchakato unarudiwa tena. Matokeo yake, raffinate ya utungaji uliopewa hupatikana Rn na dondoo ya muundo tofauti E1, E2,..., Ep.

DIV_ADBLOCK16">

https://pandia.ru/text/78/416/images/image035_26.gif" width="16" height="15 src=">, tanjiti yake inabainishwa na moduli ya uchimbaji.

Uchimbaji wa hatua nyingi wa kukabiliana na mkondo ni mchakato mzuri zaidi kuliko uchimbaji wa mtiririko mtambuka. Kwa uchimbaji wa countercurrent, nguvu ya juu ya kuendesha gari ya mchakato hupatikana. Kutokana na usawa wa nguvu ya kuendesha gari mwanzoni na mwisho wa ufungaji, uchimbaji kamili zaidi wa sehemu kutoka kwa suluhisho hutokea, wakati moduli ya uchimbaji imepunguzwa. ikilinganishwa na uchimbaji katika mtiririko wa msalaba, lakini idadi inayotakiwa ya hatua za kuwasiliana ili kufikia kiwango sawa cha utakaso.

16.1.5. DESIGN NA HESABU ZA WAKONDOO

Ufanisi wa uhamishaji wa wingi katika michakato ya uchimbaji ni sawia na eneo la uso wa uhamishaji wa wingi na wastani wa nguvu ya kuendesha mchakato. Ili kuongeza eneo la uso wa uhamisho wa wingi katika extractors, moja ya awamu ya kioevu hutawanywa na kusambazwa kwa nyingine kwa namna ya matone. Mchakato wa uhamishaji wa wingi hutokea kati ya mtawanyiko na awamu zinazoendelea. Ili kutekeleza mchakato huo kwa nguvu kubwa zaidi ya kuendesha gari, mwingiliano wa mtiririko hupangwa katika dondoo chini ya hali inayokaribia uhamishaji bora. Hii inafanikiwa kwa kutekeleza mchakato katika safu nyembamba katika vichochezi vilivyojaa, vya centrifugal, kwa kugawanya vichimbaji au kutumia vitengo vya uchimbaji vya hatua nyingi.

Kulingana na kanuni ya shirika la mchakato, uchimbaji unaweza kuwa wa kuendelea au wa mara kwa mara.

Kulingana na njia ya mawasiliano ya awamu, extractors inaweza kugawanywa katika makundi matatu: hatua au sehemu, mawasiliano tofauti na kuchanganya na kutatua.

Wachimbaji wa hatua (sehemu). inajumuisha sehemu tofauti ambazo mabadiliko ya mkusanyiko katika awamu hutokea ghafla. Katika idadi ya matukio, kila sehemu inakaribia uwanja wa mkusanyiko wa vifaa bora vya kuchanganya. Mchimbaji, unaojumuisha sehemu kadhaa kama hizo, hukaribia kifaa bora cha uhamishaji katika suala la uwanja wa mkusanyiko.

Uhitaji wa kujitenga kwa awamu baada ya kila sehemu ya uchimbaji katika kesi ya emulsions iliyotengwa vibaya inaweza kusababisha ongezeko kubwa la ukubwa wa extractor.

Wachimbaji wa mawasiliano tofauti kutoa mawasiliano ya kuendelea kati ya awamu na mabadiliko laini ya kuendelea katika viwango katika awamu. Kwa sababu ya mchanganyiko wa longitudinal wa awamu katika vifaa kama hivyo, kunaweza kuwa na punguzo kubwa la wastani wa nguvu ya kuendesha ikilinganishwa na vifaa bora vya kuhama.

Nishati inahitajika ili kutawanya awamu ya kioevu. Kulingana na aina ya nishati inayotumika, vichimbaji vinaweza kuwa bila au na usambazaji wa nishati ya nje. Nishati ya nje inaweza kuletwa katika awamu za kuingiliana kwa kuchanganya vifaa, vibrators na pulsators, kwa mfano katika vichochezi vya pulsation ya vibration, kwa namna ya nguvu ya centrifugal katika extractors ya centrifugal, nishati ya kinetic ya jet katika sindano na ejector extractors.

Kuchanganya na kutulia extractors inajumuisha hatua kadhaa, ambayo kila moja inajumuisha mchanganyiko na kitenganishi. Katika mchanganyiko, kutokana na ugavi wa nishati ya nje, moja ya awamu ya kioevu hutawanywa ili kuunda awamu ya kutawanya, ambayo inasambazwa katika nyingine, awamu inayoendelea. Awamu ya kutawanywa inaweza kuwa ama awamu nyepesi au nzito.

Katika kitenganishi, ambacho ni tank ya kutulia, na katika mitambo ya kisasa kitenganishi, emulsion imegawanywa katika raffinate na dondoo. Mchoro wa mchoro rahisi zaidi wa kuchanganya na kutulia unaonyeshwa kwenye Mtini. 16.1.9.

https://pandia.ru/text/78/416/images/image055_12.jpg" width="197" height="253 src=">

Mchele. 16.1.10. Kichuna diski:

1 - mwili wa cylindrical; 2 - kifaa cha kufurika; 3 - sahani za ungo

Awamu iliyotawanywa (nyepesi au nzito) inapita kupitia mashimo kwenye sahani na inavunjwa ndani ya matone. Awamu inayoendelea husogea kando ya sahani kutoka kwa kufurika hadi kufurika. Matone kwenye sahani huunganisha na kuunda safu inayoendelea ya kioevu juu ya sahani (kioevu kizito) au chini ya sahani (kioevu nyepesi). Safu ya usaidizi hutenganisha dondoo kwa urefu na hutoa usaidizi wa kutawanya kioevu kupitia mashimo ya sahani. Kutenganisha mchimbaji hupunguza mchanganyiko wa nyuma wa awamu na husababisha kuongezeka kwa nguvu ya wastani ya mchakato.

Kasi ya awamu iliyotawanywa kwenye mashimo ya sahani imedhamiriwa kutoka kwa hali ya kuunda hali ya ndege. Kasi muhimu inayolingana na mpito kutoka kwa modi ya matone hadi modi ya ndege inategemea kipenyo cha shimo:

vKwauk=4,4/ d0 .

Ili kuendesha kichimbaji katika hali thabiti ya ndege, kasi huongezeka kwa takriban 20% ikilinganishwa na ile muhimu.

Kuamua mgawo wa uhamishaji wa wingi katika awamu iliyotawanywa, tunaweza kupendekeza usemi

https://pandia.ru/text/78/416/images/image057_24.gif" width="116" height="25 src="> - nambari ya kueneza Nusselt (hapa (βd - mgawo wa uhamisho wa wingi katika awamu iliyotawanywa; duh- kipenyo cha tone sawa; Dd - mgawo wa kuenea katika awamu ya kutawanywa); - kigezo cha Reynolds cha kushuka (hapa - kasi ya jamaa ya kushuka kwa awamu inayoendelea; vc - mnato wa kinematic wa awamu inayoendelea); - Kigezo cha uenezaji wa Prandtl kwa awamu iliyotawanywa (hapa v- mnato wa kinematic wa awamu iliyotawanywa).

Mtoaji wa diski ya Rotary(Mchoro 16.1.11) inahusu extractors na mchanganyiko wa mitambo ya awamu. Ni kifaa cha wima cha sehemu nyingi, kwenye mwili wa silinda ambayo rotor iliyo na diski za usawa za pande zote imewekwa kando ya mhimili. Disks huzunguka kwenye ndege ya kati ya sehemu ya extractor na hutenganishwa na vipande vya annular, ambayo huzuia kuchanganya longitudinal ya mtiririko na husaidia kuongeza nguvu ya kuendesha mchakato. Wakati rotor inapozunguka, disks huunda mtiririko wa axial wa awamu inayoendelea iliyoongozwa kutoka kwa mhimili wa rotor hadi kuta za extractor.

DIV_ADBLOCK20">

Kipenyo cha diski ya rotor Dp ni 0.5...0.7 ya kipenyo cha dondoo, na kipenyo cha mashimo katika sehemu za annular D =(0,6...0,8) Duh(wapi Duh- kipenyo cha extractor), urefu wa sehemu H=(0,15...0,3) Duh.

Katika miundo mingine, mixers ya turbine ya wazi iko kwenye rotor katika ndege ya kati ya kila sehemu. Kugawanya kunapatikana kwa kutumia sehemu za pete. Katika extractors vile, kanda za kuchanganya na kujitenga hubadilishana.

Badala ya vipande vya annular, kanda za kuchanganya zinaweza kutenganishwa na safu ya kufunga, kwa mfano pete za Raschig, ambazo mchanganyiko wa ternary hutenganishwa katika kioevu nyepesi na nzito. Katika Mtini. Mchoro 16.1.12 unaonyesha kichimbaji kilicho na vichanganyaji vya turbine na kanda za kutulia zilizojaa pete za Raschig.

https://pandia.ru/text/78/416/images/image063_17.gif" width="157" height="27 src=">ambayo huamua vigawanyiko vya juu vya uhamishaji na eneo la uso la mgusano wa kati; mgawanyiko wa kiasi cha majibu katika sehemu, ambayo husababisha kuongezeka kwa nguvu ya wastani ya kuendesha gari kwa maadili karibu na yale ya kifaa bora cha uhamishaji; uwezo wa kudhibiti kasi ya rotor, ambayo hukuruhusu kubadilisha tija na ufanisi wa mtoaji.

Ili kuhesabu na kutoa mfano wa dondoo za rotary, ni muhimu kujua ukubwa wa matone yaliyoundwa, muda wa uhifadhi wa awamu iliyotawanywa katika dondoo, coefficients ya uhamisho wa wingi, mzigo wa juu wa dondoo kwa awamu zinazoendelea na zilizotawanywa, longitudinal na. kuchanganya transverse ya awamu.

Ikiwa upinzani wa kueneza umejilimbikizia katika awamu inayoendelea, basi mgawo wa uhamisho wa wingi unaweza kuamua kutoka kwa equation.

https://pandia.ru/text/78/416/images/image065_18.gif" width="116" height="25 src="> - Kigezo cha uenezi wa Nusselt; βs- mgawo wa uhamisho wa wingi katika awamu inayoendelea; https://pandia.ru/text/78/416/images/image067_19.gif" width="119" height="25 src="> (16.1.11)

ambapo: A = 6.58 na 17.9, kwa mtiririko huo, kwa matone ya stationary na kwa matone yenye mzunguko wa ndani, yaani, βd inawiana kinyume na kipenyo cha wastani cha tone.

Kwa matone na mzunguko wa ndani wa kioevu

DIV_ADBLOCK22">

DIV_ADBLOCK23">

Saizi ya mashimo kwenye sahani za kuchimba ni 3...5 mm, eneo la mashimo yote inachukuliwa kuwa sawa na 20...25% ya eneo la sehemu ya safu ya safu; umbali kati ya sahani ni 50 mm.

Usambazaji bora na mtawanyiko hupatikana kwenye trei zilizo na mashimo ya mstatili na vani za mwongozo.

Katika extractors za vibrating, vibration ya block block hutokea kwa masafa ya juu na amplitudes ya chini kuliko pulsation ya kioevu katika extractors pulsating. Matumizi ya nishati kwa vibration ya block ya sahani ni kidogo sana kuliko katika extractors pulsation kwa kusonga safu nzima ya kioevu.

Faida ya dondoo za pulsation na vibration ni uhamisho wa wingi wa ufanisi, ambao unapatikana kwa kuongeza coefficients ya uhamisho wa molekuli, wastani wa nguvu ya kuendesha mchakato na uso wa mawasiliano wa awamu iliyoendelea. VETS katika extractors vile ni 5 ... mara 6 chini kuliko katika extractors za ungo wa sahani.

Mizigo mahususi ya juu huzidi mizigo inayoruhusiwa katika dondoo za diski za rotary.

Ufanisi mkubwa wa uhamisho wa wingi ulifanya iwezekanavyo kupunguza kwa kiasi kikubwa matumizi ya chuma ya vifaa vya uchimbaji, ambayo ilisababisha kupunguza gharama za mtaji.

Wakati huo huo, dondoo za pulsation na vibration zinahitaji misingi yenye nguvu zaidi ambayo inaweza kuhimili mizigo muhimu ya nguvu. Gharama za uendeshaji kwa watoaji kama hao ni kubwa zaidi kuliko kwa watoa diski wa kawaida.

Katika extractors za centrifugal (Mchoro 16.1.14), uchimbaji hutokea kwa mawasiliano ya kuendelea ya awamu zinazohamia kinyume na muda mdogo wa kuingiliana.

Katika mwili wa mashine, ambayo inajumuisha casings mbili: juu na chini, kuna shimoni yenye rotor iliyounganishwa nayo. Shimoni ni mashimo kwenye ncha zote mbili na imeundwa kwa aina ya "bomba-in-bomba", na katika sehemu ya kati ni imara, na njia za kukimbia kioevu cha mwanga. Shimoni pamoja na rotor huzunguka kwa mzunguko wa karibu 4500 rpm.

Suluhisho linalochakatwa na mchimbaji huingiza kichimbaji kutoka ncha tofauti za shimoni, kama inavyoonyeshwa kwenye Mtini. 16.1.14. Kioevu nyepesi hutolewa kutoka upande wa gari, na kioevu kizito hutolewa kutoka upande wa pili wa shimoni. Shaft imefungwa kwa kutumia mihuri miwili ya mitambo. Kioevu cha kuziba ni kioevu kilichochakatwa kwenye dondoo.

Ndani ya rotor kuna kifurushi cha pete zenye umbo la V. Rotor ina njia za kupitisha kioevu nyepesi na nzito. Kioevu kizito huingia kwenye mfuko wa rotor, ndani ya sehemu yake ya kati, wakati kioevu nyepesi huingia kwenye sehemu ya pembeni ya rotor. Wakati rotor inapozunguka pamoja na mfuko wa pete, kioevu kizito, chini ya ushawishi wa nguvu ya centrifugal, hukimbia kuelekea mzunguko wa nje wa rotor, na kioevu cha mwanga kinaelekea kwenye shimoni la rotor. Kwa hivyo, vimiminika hugusana kwa njia inayopingana. Kutokana na utawanyiko wa mara kwa mara wa kioevu kwenye matone na kuunganisha kwa matone, ufanisi wa juu wa uchimbaji hupatikana.

Baada ya mchanganyiko wa ternary kutenganishwa, kioevu hutolewa kupitia chaneli kwenye rotor ndani ya shimoni lenye mashimo: maji mazito hutolewa kutoka upande wa gari, na maji nyepesi hutolewa kutoka upande wa pili wa shimoni, kutoka upande wa pembejeo wa kizito. majimaji.

Inversion ya awamu hutokea ndani ya rotor. Ikiwa katika sehemu ya pembeni ya rotor awamu iliyotawanywa ya kioevu nyepesi inaingiliana na awamu inayoendelea ya kioevu kizito, basi katika eneo karibu na mhimili wa rotor, kinyume chake, awamu ya kutawanywa ya kioevu kizito huwasiliana na. awamu inayoendelea ya kioevu nyepesi.

https://pandia.ru/text/78/416/images/image071_6.jpg" width="335" height="224 src=">

Mchele. 16.1.15. Mpango wa kitengo cha uchimbaji endelevu :

1,2 - pampu ; 3,4,5,6 - vyombo ; 5 - mchimbaji

Utendaji wa extractors imedhamiriwa kutoka kwa mzigo wa juu unaofanana na "mafuriko" ya mtoaji. Katika hatua ya "mafuriko", mzigo huhesabiwa kulingana na uwezo wa juu wa kushikilia wa kifaa na kasi ya matone ya tabia, sawa na kasi ya wastani ya kutulia ya matone katika awamu inayoendelea ya stationary.

Wacha tutumie mlingano wa Thornton-Pratt

https://pandia.ru/text/78/416/images/image073_19.gif" width="115" height="37 src=">.gif" width="163" height="25 src="> ( 16.1.15)

na kupata uwezo wa kushikilia wa dondoo

https://pandia.ru/text/78/416/images/image078_15.gif" width="41" height="24">. Kasi ya tabia ya matone v0 kuamuliwa na milinganyo sambamba kwa kila aina ya kichota.

Kasi ya uendeshaji wa awamu inayoendelea inachukuliwa kuwa 20...40% chini ya kikomo:

https://pandia.ru/text/78/416/images/image080_16.gif" width="143" height="25 src="> (16.1.18)

Wapi: hNaNah d ni urefu wa vitengo vya uhamisho katika awamu zinazoendelea na zilizotawanyika, kwa mtiririko huo; - kipengele cha uchimbaji.

Maadili hNaNah d imedhamiriwa kulingana na thamani ya mgawo wa uhamishaji wa wingi:

https://pandia.ru/text/78/416/images/image083_12.gif" width="17" height="24 src="> na h d - coefficients ya uhamisho wa wingi katika awamu zinazoendelea na zilizotawanyika, kwa mtiririko huo, kmol / (m2 * s * kmol / kmol); - eneo maalum la uso, m2/m3.

Thamani za βc, βD na hukokotolewa kwa kutumia kigezo na milinganyo ya kimajaribio iliyopatikana kwa vitoleo vya aina fulani. Kwa mfano, kwa vichimbaji vilivyopakiwa na sahani vilivyo na trei za ungo, mlinganyo unaweza kutumika kukokotoa mgawo wa uhamishaji wa wingi katika awamu iliyotawanywa.

https://pandia.ru/text/78/416/images/image088_15.gif" width="26 height=31" height="31"> matone.

Coefficients ya uhamisho wa wingi katika awamu inayoendelea inaweza kukadiriwa takriban kuamua na equation

https://pandia.ru/text/78/416/images/image088_15.gif" width="26" height="31 src=">.gif" width="16" height="17 src=">c - wiani wa awamu inayoendelea, kg / m3; µс - mnato wa nguvu wa awamu inayoendelea, Pa s); Рrc=µs/s DC- Kigezo cha Prandtl cha awamu inayoendelea (hapa DC- mgawo wa kuenea katika awamu inayoendelea, m2 / s).

Kwa extractors za rotary-disc, mgawo wa uhamisho wa wingi katika awamu iliyotawanywa imedhamiriwa na equation (16.1.12), na katika awamu inayoendelea na (16.1.10).

Katika kesi ambapo hakuna data juu ya mgawo wa uhamisho wa molekuli au urefu wa vitengo vya uhamisho wa EEP, urefu wa mtoaji huhesabiwa kwa kuamua idadi ya hatua za kinadharia za mabadiliko ya mkusanyiko.

Maswali ya kudhibiti

1. Ni nini kiini cha mchakato wa uchimbaji? Ni vipengele gani vinavyohusika katika mchakato wa uchimbaji? 2. Ni mambo gani huamua usawa wakati wa mchakato wa uchimbaji? Mgawo wa usambazaji unategemea nini? 3. Chini ya hali gani ni usawa katika mchakato wa uchimbaji unaoelezwa na mstari wa moja kwa moja? 4. Ni michoro gani inayoonyesha michakato ya uchimbaji? 5. Ni katika hali gani mchakato wa uchimbaji unaweza kuonyeshwa kwenye mchoro wa y-x wa mstatili 6. Je, ni michoro gani ya michakato ya uchimbaji inatumika katika sekta ya chakula? kwenye mchoro wa y-x?8 Je, mchakato wa uchimbaji wa kipingamizi unaonyeshwaje kwenye mchoro wa pembetatu na katika viwianishi vya y-x?9. Michakato ya uchimbaji inafanywa katika vifaa gani? kukokotoa mgawo wa uhamishaji wa wingi wakati wa uchimbaji kwa ujumla na kesi maalum?12. Wachimbaji wenye vifaa vya kuchanganya wana faida gani ikilinganishwa na vitoa mvuto?13. Kanuni ya uendeshaji wa dondoo za centrifugal ni nini?Ni faida gani za centrifugal extractor kuliko aina nyingine za 14. Je, hesabu ya kinetic ya vichimbaji ni nini? 15. Ni maadili gani huamua urefu wa kichota safu?

16.2. UCHUNGUZI KATIKA MFUMO IMARA WA MWILI-KIOEVU

16.2.1. HABARI ZA JUMLA

Leaching(kesi maalum ya uchimbaji) ni uchimbaji wa dutu moja au zaidi kutoka kwa kigumu kwa kutumia kutengenezea kwa uwezo wa kuchagua.

Katika sekta ya chakula, miili ya capillary-porous ya asili ya mimea au wanyama inatibiwa na leaching.

Vimumunyisho vifuatavyo hutumiwa: maji - kwa ajili ya kuchimba sukari kutoka kwa beets, kahawa, chicory, chai; mchanganyiko wa pombe na maji-pombe - kwa ajili ya kupata infusions katika kinywaji cha pombe na uzalishaji wa bia isiyo ya pombe; petroli, triklorethilini, dichloroethane - katika uchimbaji wa mafuta na uzalishaji wa mafuta muhimu, nk. Kuchuja ni mchakato kuu katika uzalishaji wa sukari ya beet, hutumiwa kutoa sukari kutoka kwa beets za sukari. Mafuta ya mboga hutolewa kutoka kwa mbegu za alizeti kwa kutumia petroli.

Uchujaji mara nyingi hufuatwa katika mtiririko wa mchakato kwa kuchujwa, uvukizi na michakato ya fuwele.

16.2.2. TAKWIMU NA KENETI ZA KUVUJA

Mchakato wa leaching unahusisha kupenya kwa kutengenezea ndani ya pores ya imara na kufutwa kwa vitu vilivyotolewa.

Usawa wa uvujaji huwekwa wakati uwezo wa kemikali wa soluti na uwezo wake wa kemikali katika nyenzo ngumu unasawazishwa. Mkusanyiko uliopatikana wa suluhisho sambamba na kueneza kwake huitwa umumunyifu.

Karibu na uso wa mwili imara, usawa umeanzishwa ndani ya muda mfupi. Kwa hiyo, wakati wa kuchambua mchakato wa uhamisho wa wingi, inadhaniwa kuwa mkusanyiko kwenye interface ya kutengenezea imara ni sawa na mkusanyiko wa ufumbuzi uliojaa. tuna.

Kazi kuu ya kinetiki ya leaching ni kuamua muda wa mawasiliano ya awamu zinazoingiliana muhimu ili kufikia kiwango fulani cha uchimbaji wa dutu iliyotolewa. Muda wa mawasiliano ya awamu huamua ukubwa wa vifaa vya uchimbaji.

Uhamisho wa wingi wakati wa leaching huathiriwa sana na muundo wa ndani wa imara: ukubwa na sura ya capillaries, na kemikali ya chembe. Kiwango cha uhamisho wa wingi hutegemea muundo wa ndani wa imara. Kama ilivyoonyeshwa katika Sura ya 4.1, ugumu wa muundo wa ndani wa mwili wa porous hufanya iwe vigumu kuelezea kwa uchambuzi mchakato wa uhamisho wa wingi ndani ya mwili wa capillary-porous.

Leaching ni mchakato mgumu wa hatua nyingi ambao unajumuisha utengamano wa kutengenezea ndani ya vinyweleo vya kigumu, kuyeyushwa kwa vitu au vitu vilivyotolewa, usambaaji wa vitu vilivyotolewa kwenye kapilari ndani ya kigumu hadi kiolesura cha awamu na wingi. uhamisho wa dutu zinazoweza kutolewa katika kutengenezea kioevu kutoka kwa kiolesura cha awamu hadi kwenye kiini cha mtiririko wa dondoo.

Kati ya hatua nne za mchakato ulioorodheshwa, zile zinazopunguza kiwango cha jumla cha uhamishaji wa watu wengi ni, kama sheria, mbili za mwisho, kwani kiwango cha uhamishaji wa watu wengi katika hatua mbili za kwanza kawaida ni kubwa zaidi ikilinganishwa na kiwango cha uhamishaji wa watu wengi. hatua mbili zinazofuata.

Kwa hivyo, upinzani wa jumla wa uenezi wa uhamisho wa wingi unajumuisha upinzani wa kuenea ndani ya imara na katika kutengenezea.

Kiwango cha usambaaji wa dutu ndani ya mwili wa kapilari-vinywele huelezewa, kama inavyojulikana, na mlingano wa upitishaji wa wingi (12.30).

Kiwango cha uhamisho wa wingi kutoka kwa interface ya awamu hadi msingi wa mtiririko wa dondoo inaelezwa na usawa wa uhamisho wa molekuli (12.15).

Ili kutathmini uhusiano kati ya viwango vya conductivity ya wingi na uhamisho wa wingi, kigezo cha Biot kinatumika [tazama. mlinganyo (12.32)].

Kiwango cha chini hasa cha conductivity ya molekuli hutokea katika miili ya capillary-porous ya asili ya mimea na wanyama.

Katika Mtini. Mchoro 16.2.1 unaonyesha mchoro wa muundo wa seli ya mmea.

https://pandia.ru/text/78/416/images/image095_13.gif" width="200" height="24 src=">, na katika eneo la viwango vya chini -

Katika kesi wakati upinzani mkuu wa uenezi umejilimbikizia katika awamu ya kioevu, usawa wa uhamisho wa molekuli (12.15) unaweza kutumika kuelezea mchakato.

Nguvu inayoendesha mchakato wa leaching ni tofauti kati ya mkusanyiko wa dutu iliyotolewa kwenye uso wa imara na mkusanyiko wake wa wastani katika molekuli ya dondoo. usr.

Kasi ya mchakato katika kesi hii

https://pandia.ru/text/78/416/images/image099_11.gif" width="21" height="25 src="> - mgawo wa uhamisho wa wingi katika awamu ya kioevu.

Kiwango cha usambaaji wa molekuli katika safu ya mpaka ya unene δ hubainishwa na mlinganyo wa Fick (12.9)

https://pandia.ru/text/78/416/images/image101_10.gif" width="319" height="25 src="> (16.2.2)

wapi: https://pandia.ru/text/78/416/images/image103_11.gif" width="59" height="21"> . Kisha kutoka (16.2.1) inafuata kwamba ni sawia na D2/3. Kwa kujumlisha data ya majaribio kwa kuzingatia utegemezi ulioonyeshwa, mlinganyo ulipatikana kwa kukokotoa mgawo wa uhamishaji wa wingi https://pandia.ru/text/78/416/images/image104_11.gif" width="143" height=" 27 src="> (16.2. 3)

ambapo: https://pandia.ru/text/78/416/images/image106_10.gif" width="85" height="21"> - kigezo cha Reynolds (hapa v- kasi ya uchimbaji; µ - mnato wa nguvu wa dondoo); Pr= v/ D- Kigezo cha Prandtl.

Kutoka kwa usemi (16.2.2) ni wazi kuwa β huongezeka kwa kupungua kwa unene wa safu ya uenezi δ. Kutoka kwa nadharia ya safu ya mpaka inajulikana kuwa unene wa safu ya uenezi hupungua kwa kuongezeka kwa kigezo cha Reynolds, yaani kwa kuongeza kasi ya jamaa ya extractant (kuhusiana na chembe imara). Kwa hivyo, mchakato wa uondoaji unaweza kuimarishwa kwa kuunda mazingira bora ya hidrodynamic, pamoja na kusaga nyenzo ngumu.

Kusaga husababisha kuongezeka kwa uso wa uhamisho wa wingi, pamoja na kupungua kwa njia ya kuenea kwa nyenzo zilizotolewa kutoka kwa kina cha capillaries hadi kwenye uso wa nyenzo. Kutokana na ukweli kwamba mgawo wa conductivity ya molekuli huongezeka kwa joto la kuongezeka, leaching hufanyika kwa joto karibu na kiwango cha kuchemsha cha mchimbaji. Wakati huo huo, mkusanyiko wa ufumbuzi uliojaa wa unas pia huongezeka, ambayo inasababisha kuongezeka kwa nguvu ya kuendesha gari ya leaching na kufuta.

Kiwango cha conductivity ya molekuli inaweza pia kuongezeka kwa usindikaji maalum wa malighafi ya chakula, na kusababisha kupungua kwa upinzani wa kuenea katika seli.

Katika mazoezi, uimarishaji wa mchakato unaweza kupatikana katika vichimbaji vilivyo na hali nzuri ya hidrodynamic, kwa mfano katika vichimbaji vya kitanda vilivyo na maji, na pia katika vichimbaji vya vibrating na pulsating.

Kama ilivyobainishwa, kufanya michakato kwenye kitanda kilicho na maji na nyenzo zilizokandamizwa husababisha kuongezeka kwa kasi kwa uso wa uhamishaji wa wingi na kupungua kwa upinzani wa kueneza.

Katika Sura ya 4.4 ilionyeshwa kuwa mitetemo ya chini-frequency ya awamu zinazoingiliana husababisha uimarishaji mkubwa wa mchakato wa uchimbaji.

16.2.3. HESABU YA VIFAA VYA UCHIMBAJI

Njia ya kanda ya kuhesabu michakato ya uchimbaji kutoka kwa imara, iliyoandaliwa katika miaka ya hivi karibuni, inategemea kutatua tatizo la conductivity ya molekuli isiyo ya stationary. Ili kuhesabu muda wa mchakato katika miili ya sura ya kijiometri ya kawaida, equation (18.11) inaweza kutumika. Hata hivyo, kutokana na ukosefu wa data ya majaribio juu ya mgawo wa conductivity ya molekuli, matumizi ya njia hii katika mazoezi ya hesabu ni vigumu. Kwa hiyo, kuhesabu extractors, njia hutumiwa ambayo inategemea kuamua idadi ya hatua za kinadharia za mabadiliko ya mkusanyiko. Kuanzishwa kwa coefficients ya ufanisi katika mahesabu hufanya iwezekanavyo kuamua idadi ya hatua halisi za vifaa vya hatua nyingi au urefu wa kifaa.

Hebu fikiria njia ya graphical ya kuamua idadi ya hatua za kinadharia kwa kutumia mchoro wa triangular (Mchoro 16.2.2). Kwa urahisi wa kuhesabu, hebu tufikirie mchoro kwa namna ya pembetatu ya kulia badala ya pembetatu ya usawa.

Acha nyenzo dhabiti ya awali ichukuliwe iwe na kijenzi kisichoyeyushwa L na kijenzi kinachoweza kuyeyuka. M, ambayo hutolewa kwa dondoo la kioevu E. Kama matokeo ya mchakato huo, dondoo hupatikana inayojumuisha mchimbaji E na dutu iliyoyeyuka ndani yake M, na raffinate, yenye dutu isiyoyeyuka L, katika pores ambayo kuna kiasi fulani cha dutu M, kufutwa katika dondoo E.

https://pandia.ru/text/78/416/images/image108_0.jpg" width="438" height="129 src=">

Mchele. 16.2.3. Mpango wa uchimbaji wa kioevu-kioevu chenye sehemu nyingi

Suluhisho E la dutu iliyotolewa M katika uchimbaji E tuite mtiririko wa juu, na mtiririko R mchanganyiko imara L na dutu inayoweza kutolewa M- mtiririko wa chini.

Equations za usawa wa nyenzo zitaandikwa kama ifuatavyo:

F+ E= R y na

Percolator (Mchoro 16.2.5) ni vifaa vya wima vya cylindrical na chini ya conical na kifuniko. Chini kuna wavu ambao safu ya nyenzo iliyokandamizwa imepakiwa kupitia hatch ya juu. Baada ya leaching, nyenzo hutolewa kwa njia ya hatch ya chini ya bawaba.

Bunker" href="/text/category/bunker/" rel="bookmark">chombo cha kupakia chips za beet na auger kwa ajili ya kuondoa majimaji kutoka kwa kifaa.

Ndani ya kifaa, chips huhamishwa na screws mbili sambamba kutoka chini hadi juu. Augers huundwa na vile vilivyo kwenye mstari wa helical. Vipande vya kila nyuki huingia kwenye nafasi ya kati ya blade ya nyingine. Mpangilio huu wa augers inakuza harakati sare ya chips pamoja na urefu wa kifaa na kuzuia uwezekano wa kuzunguka kwa chips beet pamoja na vile. Kwa madhumuni sawa, counterblades na partitions imewekwa kwenye sehemu ya chini ya vifuniko.

https://pandia.ru/text/78/416/images/image138_3.jpg" width="241" height="257 src=">

Mchele. 16.2.7. Vifaa vya kueneza safu wima mbili:

1.5 - fittings; 2 - mtoaji wa rotary; 3 - ngoma; 4 - mwili; 6 - mnyororo; 7 - sura

Kisafirishaji cha reki na kirusha chip zimeundwa kulisha chips kwenye kifaa. Juisi yenye joto hutolewa kupitia pua kwenye mashine.

Juisi ya kueneza inachukuliwa kutoka kwa vifaa kwa njia ya ungo wa kujitegemea na mashimo ya conical yaliyowekwa kwenye chumba na bomba. Maji ya barometriki huingia kwenye kifaa kupitia safu ya juu ya nozzles, na maji ya maji huingia kupitia safu ya chini.

Chips zinazoingia kwenye kifaa huhamia mahali ambapo zinapakuliwa kutoka kwa kifaa. Maji ya barometriki na massa hutolewa kwa sehemu ya juu ya safu ya pili kwa kupingana na chips za beet. Juisi ya kueneza hutumwa kwa uzalishaji, na majimaji hutumwa kwa mashinikizo au kuhifadhi massa. Katika mimea mingine, maji ya barometriki na majimaji hulishwa kwanza kwenye tanki moja kubwa la kuchanganya na kisha kwenye hita ili kupasha joto mchanganyiko.

Katika muundo wa kifaa kinachozingatiwa, chips za beet hutiwa ndani ya kifaa na hakuna usakinishaji wa ziada wa scalder unahitajika. Juisi iliyokusudiwa kwa kuchoma huwashwa kwa joto fulani katika hita.

Kuna miundo ya vifaa ambayo nyenzo imara huhamishwa na ndoo.

Matumizi ya vifaa vya kusambaza mnyororo na muafaka au ndoo husababisha kuunganishwa kwa wingi wa nyenzo imara kwenye fremu au kwenye ndoo, ambayo huharibu mchakato wa uchimbaji. Katika vifaa vya kueneza vilivyo na shafts zilizo na blade na viunzi, kusaga kwa chips hufanyika, ambayo inafanya kuwa ngumu kuchuja juisi ya kueneza kwenye kifaa na kwa hivyo kupunguza kiwango cha uchimbaji. Kutokana na matumizi ya chips kubwa za beet, kiwango cha uchimbaji pia hupungua kutokana na ongezeko la upinzani wa intra-diffusion.

Vifaa vya kueneza kitanda vilivyosimamishwa havina hasara hizi. Katika kifaa cha safu mbili (Kielelezo 16.2.8), kilichotengenezwa na prof. , chips beet ni katika kusimamishwa. Nguvu ya kuendesha ya kusonga yaliyomo kwenye kifaa ni tofauti ya shinikizo juu ya nyenzo kwenye safu ya kwanza na ya pili. Wakati kifaa cha kusafirisha pistoni kinaposonga juu, utupu huundwa chini yake. Vipu vya beet huingia sehemu ya juu ya safu ya kwanza, ambayo imejazwa kwa kiwango fulani na juisi ya kueneza. Kiwango cha juisi kinadumishwa kwa kutumia kipimo cha kiwango. Kwa hivyo, chips za beet huingia kwenye juisi ya kueneza na husambazwa sawasawa katika kifaa.

https://pandia.ru/text/78/416/images/image140_5.gif" width="128" height="43 src="> (16.2.11)

Wapi: VP- kiasi muhimu cha vifaa, m3; q- wingi wa chips kwa kila kitengo cha kiasi muhimu cha kifaa, kg/m3 (kwa vifaa vya safu q=600...700 kg/m3); τ - muda wa mchakato wa uchimbaji, s.

Wachimbaji wa ukanda (Mchoro 16.2.9) hutumiwa kuchimba mafuta kutoka kwa mbegu za alizeti. Awamu thabiti - mbegu zilizokandamizwa huhamishwa kando ya ukanda kwa safu nyembamba, na dondoo - petroli hutolewa kutoka juu kwa kutumia pampu na kumwagilia nyenzo ziko kwenye ukanda. Mchakato unafanywa kulingana na muundo tata wa mtiririko wa pamoja wa nyenzo ngumu na dondoo: mtiririko wa msalaba katika kila sehemu na mtiririko wa kukabiliana kwa ujumla katika dondoo. Ubunifu wa kichimbaji hauhakikishi mwingiliano mzuri wa awamu dhabiti na dondoo; uchimbaji unaendelea kwa kasi ya chini. Hatua kadhaa za uchimbaji zinahitajika ili kuchimba mafuta kabisa.

Mchele. 16.2.9. Extractor ya ukanda:

1 - mwili; 2 - nozzles; 3 - shimoni ya upakiaji; 4 - kifaa cha usafiri; 5 - pampu

Maswali ya kudhibiti

1. Nini kiini cha mchakato wa leaching? Je, ni vipengele gani vinavyohusika katika mchakato wa leaching? 2. Ni mambo gani huamua kiwango cha leaching? 3. Katika kesi gani kiwango cha leaching kinaelezwa na equation ya Shchukarev? 4. Je, ni hesabu ya extractors? 5. Mchakato wa uchimbaji wa msukosuko unawakilishwaje katika mchoro wa pembetatu? 6. Idadi ya hatua za mabadiliko ya mkusanyiko katika mchoro wa triangular imedhamiriwaje? 7. Taja mifumo ambayo michakato ya uchenjuaji unafanywa 8. Je, ni miundo gani ya vichimbaji hutumika katika tasnia ya chakula?

Utangulizi

Uchimbaji katika mfumo wa "kioevu-kioevu". Dhana za kimsingi na viashiria

Vimumunyisho vya kikaboni vinavyotumika katika uchimbaji

Michakato ya uhamisho wa kemikali na molekuli inayotokea wakati wa uchimbaji

Njia kuu za uchimbaji

Vifaa vya kisasa vya uchimbaji

Sehemu ya hesabu

Kusafisha kwa mifereji ya maji

Hitimisho

Bibliografia

Utangulizi

Uchimbaji kwa maana pana hurejelea michakato ya kutoa kijenzi kimoja au zaidi kutoka kwa miyeyusho au vitu vikali kwa kutumia vimumunyisho vilivyochaguliwa. Kwa hiyo, kimsingi, uchimbaji unaweza kufanywa katika mifumo imara-kioevu (kwa mfano, uchimbaji wa dhahabu kutoka kwa ores na ufumbuzi wa cyanide) au kioevu-kioevu. Katika hydrometallurgy, uchimbaji, au uchimbaji, kwa kawaida hurejelea mchakato wa uchimbaji wa kioevu, ambao hujumuisha kutoa dutu iliyoyeyushwa katika kutengenezea moja kwa kutumia kutengenezea nyingine ambayo haikubaliki na ya kwanza. Suluhisho lenye maji lenye metali la vitendanishi vya kemikali na kioevu kikaboni hutumiwa kama vyombo vya habari vya kioevu vile viwili.

Faida kuu za mchakato wa uchimbaji, ikilinganishwa na michakato mingine ya kutenganisha mchanganyiko wa kioevu, ni:

joto la chini la uendeshaji (mchakato kawaida hufanyika kwa joto la kawaida);

kiwango cha juu cha uhamisho wa wingi kati ya awamu mbili za kuwasiliana (kwa sababu ya eneo kubwa sana la mawasiliano yao wakati wa emulsification ya awamu ya kikaboni katika suluhisho la maji);

high selectivity ya extractants, kuruhusu mgawanyo wa mambo kuhusiana, vigumu-kutenganisha;

urahisi wa kujitenga kwa awamu mbili (vimiminika visivyoweza kuunganishwa na densities tofauti);

uwezo wa kuchimba metali kutoka kwa suluhisho zenye dilute;

kusafisha kwa kina kwa chuma kinachosababishwa kama unavyotaka;

uwezekano wa kurejesha vitendanishi vilivyotumika;

uwezekano wa mechanization kamili na automatisering ya mchakato.

Hali hizi huamua matumizi makubwa ya michakato ya uchimbaji katika hydrometallurgy ya kisasa.

Uchimbaji katika mfumo wa "kioevu-kioevu". Dhana za kimsingi na viashiria

Istilahi ifuatayo ya uchimbaji imepitishwa. Vimumunyisho viwili vinavyohusika katika mchakato (wenye maji na kikaboni) katika hali ya awali huitwa "suluhisho la chanzo" na "extractant". Wakati wa kuwasiliana (wakati wa uchimbaji) huitwa awamu za "maji" na "kikaboni", na baada ya uchimbaji (kutatua na kujitenga) huitwa "raffinate" na "dondoo".

Mchakato wa uchimbaji una hatua zifuatazo:

maandalizi ya ufumbuzi wa awali na dondoo (Mchoro 1, a);

kuwasiliana na ufumbuzi huu kwa emulsification ya awamu ya kikaboni na yenye maji (Mchoro 1, b, c);

kutatua na kujitenga kwa awamu hizi (kuzingatiwa vizuri kuibua) (Mchoro 1, d);

kujitenga kwa raffinate na dondoo (Mchoro 1, e).

Mtini.1. Mpango wa mchakato wa uchimbaji wa kioevu-kioevu. 1 - ufumbuzi wa awali; 2 - uchimbaji; 3 - raffinate; 4 - dondoo.

Kutoka kwa dondoo iliyojaa kitu kilichotolewa (dondoo), metali hutolewa kwa njia ya uchimbaji upya, ambayo inajumuisha kutibu dondoo na suluhisho la maji la reagent ya kemikali, na kuunda hali nzuri ya uhamisho wa nyuma wa metali kutoka kwa awamu ya kikaboni. kwa awamu ya maji. Chati ya mtiririko ya mchakato wa uchimbaji upya ni sawa na hatua za uchimbaji. Katika kesi hii, reagent inayotumiwa kutoa dutu kutoka kwa awamu ya kikaboni inaitwa re-extractant, na bidhaa inayotokana inaitwa re-extract. Kwa hiyo, dondoo na dondoo ni awamu ya kikaboni, na re-extractant na re-extract ni awamu ya maji. Karibu kila mara, baada ya uchimbaji upya, mchimbaji hurejeshwa kwa hali yake ya awali, ndiyo sababu inaitwa dondoo iliyofanywa upya.

Kwa hivyo, wakati wa uchimbaji na uchimbaji tena, miadi ifuatayo ya bidhaa hutumiwa wakati mchakato unaendelea:

Uchimbaji:

extractant ® awamu ya kikaboni ® dondoo

ufumbuzi wa awali ® awamu ya maji ® raffinate

Uchimbaji upya:

dondoo ® awamu ya kikaboni ® iliyozalishwa upya

re-extractant ® awamu ya maji ® re-extract.

Bidhaa ya mwisho ya mzunguko wa "uchimbaji - uchimbaji upya" ni suluhisho la maji tena - toa tena. Lakini suluhisho la maji lililopatikana kama matokeo ya uchimbaji wa strip hutofautiana na ile ya asili kwa kuwa haina au ina uchafu mdogo tu, mgawanyiko wa sehemu muhimu ambayo ni ugumu kuu wa kuiondoa kutoka kwa suluhisho. Katika kesi hiyo, re-extract, tofauti na ufumbuzi wa awali, mara nyingi hutajiriwa katika chuma.

Vimumunyisho vya kikaboni vinavyotumika katika uchimbaji

Misombo ya kikaboni hutumiwa kama dondoo.

Mchimbaji bora anapaswa kuwa na sifa zifuatazo:

chagua vya kutosha (hiyo ni, kwa kuchagua tu dondoo za vipengele vya maslahi kwetu kutoka kwa ufumbuzi wa maji yenye jumla ya metali);

kuwa na uwezo wa juu wa uchimbaji (kunyonya kiasi kikubwa cha sehemu iliyotolewa kwa kiasi cha kitengo);

kutoa upya kwa urahisi wa uchimbaji na uchimbaji wa chuma kutoka kwa awamu ya kikaboni;

kuwa salama kufanya kazi (isiyo na sumu, isiyo na tete, isiyoweza kuwaka);

kubaki imara wakati wa kuhifadhi au kuwasiliana na asidi na alkali;

kuwa nafuu ya kutosha.

Kupata dondoo bora kama hiyo karibu haiwezekani, kwa hivyo suluhisho la maelewano kawaida hufanywa.

Kwa kuzingatia ukweli kwamba uhamisho wa wingi una jukumu muhimu katika utaratibu wa kujitenga kwa uchimbaji, moja ya mali kuu ya kimwili ya awamu ya kikaboni ni mnato. Ujuzi wa sifa za mnato, nishati ya mpaka wa interphase, na msongamano wa vyombo vya habari ni muhimu sana kwa kuhukumu kinetics ya mchakato wa uchimbaji, si tu kwa maana ya uhamisho wa wingi, lakini pia kutoka kwa mtazamo wa utawanyiko wa awamu na kiwango cha kutulia kwa awamu za kioevu zilizoletwa katika usawa. Walakini, dondoo za kikaboni kawaida ni vyombo vya habari vya viscous. Katika kesi hii, mnato wa awamu ya kikaboni huongezeka kwa kasi na kuongezeka kwa kueneza kwake na ioni za chuma. Kuongezeka kwa mnato wa awamu ya kikaboni juu ya kikomo fulani kunaweza kupunguza kasi ya mchakato wa uchimbaji. Kwa hiyo, wakati mwingine haiwezekani kufikia kueneza muhimu kwa uchimbaji na metali. Lakini hata ikiwa kueneza iwezekanavyo kwa mchimbaji ni mdogo, katika baadhi ya matukio ni muhimu kupunguza bandia ya viscosity ya awamu ya kikaboni.

Kwa kuongeza, kwa kujitenga kwa awamu nzuri baada ya uchimbaji, kuna lazima iwe na tofauti ya kutosha katika wiani wa awamu hizi, yaani, mchimbaji lazima awe nyepesi zaidi kuliko ufumbuzi wa maji. Kwa hiyo, katika mazoezi, mchimbaji hutumiwa mara chache katika fomu yake safi; kwa kawaida hupunguzwa na kutengenezea kwa bei nafuu ya kikaboni ili kupunguza mnato na msongamano. Kimumunyisho hiki kisaidizi kwa kawaida hakijizi na hakishiriki katika mchakato wa uchimbaji. Katika mfumo kama huo wa vimumunyisho viwili vya kikaboni, kiwanja cha kikaboni kinachohusika katika athari za kemikali za uchimbaji huitwa reagent ya uchimbaji, na kutengenezea kwa reagent ya uchimbaji huitwa diluent. Suluhisho lote la kikaboni ni dondoo. Ikumbukwe kwamba diluent haitumiwi tu kupunguza viscosity na wiani wa awamu ya kikaboni, lakini pia kufuta bidhaa zinazozalishwa wakati wa mmenyuko wa uchimbaji.

Aina zinazotumiwa sana za vimumunyisho vya kikaboni ni:

hidrokaboni na derivatives yao ya halogen;

Hydrocarbons na derivatives zao za klorini mara nyingi hutumika kama diluent kwa vitendanishi vya uchimbaji. Kutokana na ukweli kwamba hidrokaboni ni tete sana, vitu vinavyowaka na sumu, ni idadi ndogo tu yao inayofaa kwa matumizi ya viwanda. Zinazotumiwa zaidi ni: benzene C 6 H 6; toluini, au methylbenzene CH 3 C 5 H 5; mafuta ya taa; mafuta ya dizeli; hexane (C 6 H 4), oktani (C 8 H | 8), petroli. Kati ya vitokanavyo na klorini vya hidrokaboni, vinavyotumika zaidi ni tetrakloridi kaboni CCl 4, klorofomu CHC1 3 na dikloromethane CH 2 C1 2. Viingilio vya klorini wakati mwingine hutumiwa kama vidondozi vya misombo isokaboni (kwa mfano, CCl 4 au CHCl 3 hutolewa kwa GeCl 4).

Vichimbaji vyenye oksijeni imegawanywa katika misombo ambayo haina na yale yaliyo na makundi ya kutengeneza chumvi. Vimumunyisho vya kikaboni vyenye oksijeni ambavyo havina vikundi vya kutengeneza chumvi hutumiwa kama vichungio vya uchimbaji wa halidi, nitrati, thiocyanati na chumvi zingine za chuma. Hizi ni pamoja na alkoholi ROH, esta ROR, esta R-OCO-R, ketoni R-COR, d-ketoni RCOCH 2 COR (ambapo R ni radical kikaboni). Uchimbaji unaendelea kwa mafanikio katika ufumbuzi wa asidi kali, ambayo uundaji wa chumvi za oxonium inawezekana, au katika ufumbuzi na asidi ya chini, lakini mbele ya mawakala wa salting nje. Wakati wa kutumia pombe, ethers, ketoni, uundaji wa solvate huzingatiwa, kwa mfano, kulingana na mpango: mROR + nMeCl 3 + pHCl = mROR × nMeCl 3 × pHCl. Aidha, kiwango cha asidi huathiri sana mwendo wa mchakato huu.

Kati ya etha, zinazotumiwa zaidi ni diethyl etha C 2 H 5 OS 2 H 5 na derivative yake ya klorini - chlorex ClC 2 H 4 OS 2 H 4 Cl, au (C 2 H 4 Cl) 2 O. Chlorex ni ya kupindukia. msingi dhaifu na hutoa tu asidi kali sana. Inatumika, kwa mfano, katika uchimbaji wa asidi ya kloroauriki kutoka kwa ufumbuzi wa aqua regia katika mzunguko wa kusafisha madini ya thamani.

Miongoni mwa alkoholi za aliphatic (acyclic) (ROH, ambapo R ni C n H (2n+1)), butyl (C 4 H 9 OH), amyl (C 5 H 11 OH), isoamyl, hexyl (C 6 H 13 OH) hutumiwa. , caprylic (C 7 H 15 OH), octyl (C 8 H 17 OH), nonyl (C 9 H 19 OH), mchanganyiko wa alkoholi C 7 - C 9 na decyl (C 10 H 21 OH). Ya alkoholi za acyclic (zilizo na mizunguko katika molekuli - pete za atomi tatu au zaidi za kaboni), cyclohexanol C 11 H 11 OH hutumiwa mara nyingi. Ya alkoholi yenye kunukia (iliyo na pete katika molekuli zao - pete za benzene), a-naphthol hutumiwa. na a, a’ -naphthols .

Wakati wa kutumia vimumunyisho vya kikaboni vyenye oksijeni na vikundi vya kutengeneza chumvi (asidi ya carboxylic RCOOH), misombo isiyo na maji - sabuni - huundwa kutokana na uchimbaji si wa chumvi au complexes yao ya asidi, lakini ya cations ya chuma. Asidi za kaboksili hupunguzwa katika muundo .

Dimerization hii inaendelea wakati wa uchimbaji, yaani, chumvi ya kikaboni M (HR 2) 2 huundwa. Uchimbaji na asidi ya kaboksili kawaida hufanywa kwa pH 0.5 chini ya pH ya hidrolisisi ya chumvi ya metali isiyo ya kawaida. Aina sawa ya uchimbaji kwa kutumia asidi ya mafuta C n H 2 n +1 COOH hutumiwa, kwa mfano, katika hydrometallurgy ya cobalt ili kutakasa ufumbuzi ulio na cobalt kutoka kwa uchafu.

au moja kwa moja (bondi ya P-C, misombo ya organophosphorus):

ambapo R ni alkili (CnH 2 n +), cycloalkyl au aryl (mabaki ya monovalent ya hidrokaboni yenye kunukia) radical.

Uwezo wa uchimbaji wa esta za kati za asidi ya fosforasi, fosforasi na fosfini, pamoja na oksidi za phosphines zilizobadilishwa, zimesomwa zaidi. Uchimbaji na vitendanishi hivi vyote huendelea kwa msingi wa uwezo wa kupokea wafadhili wa oksijeni ya phosphoryl - P=O, ambayo huongezeka katika mfululizo:

Kwa hivyo, uwezo wa uchimbaji wa misombo hii huongezeka kwa mwelekeo sawa. Kati ya esta za kati za asidi ya fosforasi, dondoo inayotumika sana ni tributyl fosfati TBP ((C 4 H 9 O) 3 PO), inayotumika katika hydrometallurgy ya metali za mionzi (kwa mfano, katika utengenezaji wa mafuta ya nyuklia, haswa; katika uchimbaji wa nitrati ya uranyl), katika hydrometallurgy ya metali adimu (niobium, tantalum, zirconium, nk). Dialkyl alkyl phosphinates DAAF (R 1 P(O)(OR 2) 2) hutumika katika uchimbaji wa scandium kutoka asidi hidrokloriki, niobium, tantalum na vipengele vingine adimu vya dunia.

Kutoka kwa dondoo zenye nitrojeni Zinazotumiwa sana kwa madhumuni ya uchimbaji ni amini za viwango tofauti vya uingizwaji (zinazopatikana kwa kubadilisha protoni za amonia na radical hai): msingi, sekondari. , besi za amonia za juu na za nne (QAB): R 4 NOH. Chumvi nyingi za amini za msingi, za upili na za juu zilizo na itikadi kali za alkili C n H 2 n +1 (alkylamines) huyeyushwa kwa kiasi katika hidrokaboni kioevu, ikiwezekana katika zenye kunukia (> 0.1 mol/l).

Kwa uchimbaji wa shaba, nickel na cobalt, mchanganyiko wa a-hydroxymes na formula ya jumla hupendekezwa, ambapo R na R 'ni radicals; R'' ni atomi kali au hidrojeni.

Vichimbaji vyenye salfa. Kwa sababu ya uwezo wa chini wa kutoa elektroni wa atomi ya sulfuri ikilinganishwa na atomi ya oksijeni, kuchukua nafasi ya oksijeni na sulfuri katika misombo ya kikaboni yenye oksijeni (ethers, alkoholi, nk) inasababisha kupungua kwa sifa za uchimbaji wa sulfuri. misombo ya kikaboni (thioethers R 2 S; thioalcohols RSH; thioasidi ,; dithioasidi, nk).

Hata hivyo, kupungua kwa msingi wa misombo ya thio inaweza kusababisha kuongezeka kwa uteuzi wa uchimbaji, kama matokeo ya ambayo dondoo za kikaboni zilizo na sulfuri zina maslahi fulani. Sulfidi za kikaboni (thioesters) ni dondoo bora kabisa. Kwa mfano, diisobutyl sulfidi (iC 4 H 9) 2 S hutoa kloridi ya feri vizuri kutoka kwa miyeyusho ya asidi hidrokloriki katika mfumo wa НFeСl 4, kama vile dibutyl etha ya kawaida iliyo na oksijeni (C 4 H 9) 2 O. Kuhusiana na asidi isokaboni na chumvi za urani, oksidi zimejaribiwa kama dondoo za sulfidi za dialkyl, zilizopatikana kwa uoksidishaji wa sulfidi za dialkyl zinazolingana na peroksidi ya hidrojeni katika asidi asetiki CH 3 COOH. Asidi za Sulfonic R-SO 3 H (au ), ambazo ni dondoo za kubadilishana-cation, zina maslahi ya vitendo katika hydrometallurgy. Hidrokaboni za sulfonated zinapendekezwa kwa uchimbaji wa viwanda wa nikeli na cobalt kutoka kwa ufumbuzi wa maji na viwango vya chuma kutoka 0.5 hadi 10 g / l.

Michakato ya uhamisho wa kemikali na molekuli inayotokea wakati wa uchimbaji

Mgawanyo wa dutu wakati wa mchakato wa uchimbaji unategemea tofauti ya usambazaji kati ya vimiminika viwili visivyoweza kutambulika. Katika hali rahisi, wakati dutu iliyotolewa iko katika fomu sawa katika awamu zote mbili (kinachojulikana usambazaji wa kimwili), sheria ya Nernst inatumika:

,

ambapo K d ni usambazaji wa mara kwa mara. Usambazaji wa mara kwa mara wa Kd hautegemei mkusanyiko wa dutu iliyotolewa katika awamu ya maji na, pamoja na uwiano wa mara kwa mara wa kiasi cha awamu za kuwasiliana (P: E) kwa joto fulani, inabakia thamani ya mara kwa mara kwa matajiri na matajiri. suluhu duni. Kwa hiyo, katika mizunguko kadhaa mfululizo ya mchakato inawezekana kufikia kiwango cha kiholela cha uchimbaji au utakaso.

Walakini, sheria ya usambazaji katika muundo wake wa kitamaduni haitumiki kwa mifumo mingi ya uchimbaji halisi, kwani katika awamu zote mbili mwingiliano wa dutu na kutengenezea unaweza kutokea; uchimbaji wa dutu hii kwa namna ya aina kadhaa za misombo pia inawezekana, a. mabadiliko katika umumunyifu wa pamoja wa awamu chini ya ushawishi wa vitu vilivyotolewa, nk. Kwa hivyo, kuashiria usambazaji wa dutu, mgawo wa usambazaji kawaida hutumiwa

ambapo C x O na C x B ni, mtawalia, viwango vya uchanganuzi vya jumla vya dutu iliyotolewa katika misombo yote katika awamu za kikaboni na za maji.

Kwa kuwa uchimbaji haufanyiki sana kutoa chuma kutoka kwa suluhisho safi, lakini kwa kuchagua kutenga kitu muhimu kutoka kwa suluhisho zilizo na jumla ya uchafu, kiashiria kingine hutumiwa, kinachoitwa sababu ya kujitenga:

.

Hiyo ni, inawakilisha uwiano wa mgawo wa usambazaji wa dutu mbili. Kwa hali ya utengano ni muhimu kuwa na ukosefu wa usawa D Me1 ¹ D Me 2. Utengano bora zaidi hutokea wakati D Ме1 >> D Ме2. Zaidi ya hayo, kadiri S inavyokaribiana na umoja, ndivyo idadi kubwa ya hatua za uchimbaji inavyohitajika. Wakati wa kuhesabu thamani ya kipengele cha kutenganisha, ni kawaida kuweka mgawo mkubwa zaidi wa usambazaji D Me kwenye nambari, kwa hivyo S ³ 1 kila wakati.

Kama ilivyo katika mchakato wowote wa hydrometallurgiska, kiashiria muhimu cha uchimbaji ni kiasi cha chuma kilichopatikana (au asilimia ya uchimbaji):

,

ambapo V 0 na V B ni kiasi cha awamu ya kikaboni na ufumbuzi wa maji, kwa mtiririko huo. Mgawo wa usambazaji D na kiwango cha uchimbaji E ni viwango vinavyohusiana:

.

Mara nyingi, uchimbaji wa metali kutoka kwa maji hadi awamu ya kikaboni hufanywa kwa njia tatu:

Uchimbaji wa kubadilishana cation - uchimbaji wa metali zinazopatikana katika ufumbuzi wa iodini kwa namna ya cations na asidi za kikaboni au chumvi zao. Utaratibu wa uchimbaji una ubadilishanaji wa katoini iliyotolewa kwa H + au dondoo nyingine.

Uchimbaji wa kubadilishana anion - uchimbaji wa metali zinazopatikana katika ufumbuzi wa maji kwa namna ya anions, na chumvi za besi za kikaboni. Uchimbaji hutokea kutokana na kubadilishana kwa anion yenye chuma na anion ya kuchimba.

Uchimbaji wa uratibu, ambapo kiwanja kilichotolewa huundwa kama matokeo ya uratibu wa molekuli au ioni ya dondoo moja kwa moja kwa atomi (ion) ya chuma kilichotolewa, kama matokeo ya ambayo chuma na dondoo hujikuta katika nyanja sawa ya tata iliyotolewa.

Uratibu au misombo changamano ni zile ambazo zina atomi kuu au ayoni iliyozungukwa na idadi maalum ya ayoni au molekuli zinazoitwa ligandi.

Idadi ya vifungo vya kemikali (uratibu) kati ya atomi ya kati au ioni (wakala changamano) na ligandi inaitwa nambari ya uratibu. Vifungo vya uratibu mara nyingi huwa na tabia ya wafadhili-mkubali, yaani, hutengenezwa wakati atomi ya wafadhili ina jozi pekee (ya bure) ya elektroni ambayo hufunga kwa atomi ya kukubali. Wakati, kwa mfano, ioni ngumu (NH 4) + inapoundwa:

,

nitrojeni, ambayo ina jozi moja ya elektroni katika molekuli ya NH 3, ni wafadhili, na ioni ya hidrojeni ni kipokezi.

Ligandi ni anoni za asidi isokaboni, asidi za kikaboni na molekuli zisizo na upande (kwa mfano, H 2 O), na uundaji wa ayoni changamano unaweza kuwakilishwa kama uhamishaji wa molekuli za maji zinazozunguka (kunyunyiza) ioni na ligand nyingine. Ligand, kulingana na idadi ya atomi zinazounda dhamana ya uratibu, inaweza kuwa monodentate, bidentate, nk.

Ligandi za polydentate (bidentate na zaidi) huunda tata za mzunguko, yaani, ioni iliyotolewa imezungukwa na molekuli kadhaa za extractant ya kikaboni.

Atomu ya kati na vikundi vilivyoratibiwa (ligands) huunda nyanja ya uratibu wa ndani wa tata - ioni tata. Ioni chanya au hasi zinazofidia malipo ya ioni changamano huunda tufe la nje la kiwanja changamano.

Uchimbaji wa kubadilishana cation

Aina hii ya uchimbaji inaweza kuelezewa kwa ujumla na equation

ambapo Mimi ni chuma na valency z;

R ni mabaki ya asidi ya asidi ya kikaboni. Dondoo za kawaida za kubadilishana cation ni asidi ya mafuta ya aina ya RCOOH (kwa mfano, asidi ya kaboksili) na idadi ya atomi za kaboni katika R radical kutoka saba hadi tisa (C 7 - C 9) na asidi ya naphthenic:

Asidi ya Naphthenic hupatikana kutoka kwa mafuta yasiyosafishwa; uzito wao wa Masi ni kati ya 170 hadi 330. Asidi ya fosforasi ya alkyl hutumiwa mara nyingi, hasa derivatives ya asidi ya orthophosphoric - alkyl orthophosphates. Ikiwa ioni mbili za hidrojeni katika asidi ya orthophosphoric (H 3 PO 4) zinabadilishwa na radicals ya kikaboni, bidhaa zinazoitwa dialkyl orthophosphates hupatikana, kwa mfano di-(2-ethylhexyl) -asidi ya fosforasi (D2EHPA).

Aina ya uchimbaji wa kubadilishana mshiko ni uchimbaji kwa viambata changamani (chelating) mono-, bi- na polidentate kama vile oksimu - misombo iliyo na kundi (=N-OH). Katika kesi hii, uchimbaji hutokea kama matokeo ya kubadilishana ioni na uratibu wa dondoo kwa atomi (ion) ya chuma iliyotolewa na kuundwa kwa misombo ya intracomplex.

Uchimbaji wa kubadilishana Anion

Vipodozi vya kubadilisha anioni ni vya aina ya amini, ambazo ni derivatives ya amonia NH 3. Kulingana na idadi ya atomi za hidrojeni zilizobadilishwa katika amonia na radicals ya hidrokaboni, amini za msingi, za sekondari au za juu hupatikana:

R ni itikadi kali ya hidrokaboni iliyo na atomi za kaboni 7 hadi 9 (wakati mwingine hadi 16).

Katika amini, nitrojeni ina jozi moja ya elektroni, ambayo huamua uwezo wa vichimbaji hivi kuunda misombo ya uratibu.

Chumvi za amini zinazoundwa wakati wa matibabu ya asidi zinaweza kubadilisha anion ya asidi kwa anions yenye chuma, kwa mfano

Katika mazingira ya alkali, amini inaweza kupatikana si kwa namna ya chumvi yenye uwezo wa kubadilishana anions, lakini kwa namna ya molekuli za neutral, hivyo hutumiwa tu katika mazingira ya tindikali.

Amines zinazojulikana zaidi ni mtozaji wa ANP - amini ya msingi, dilaurylamine (amini ya sekondari) na trioctylamine (amini ya juu).

Mbali na uchimbaji na aina ya ubadilishanaji wa anion, uchimbaji na amini wakati mwingine husababisha kuanzishwa kwa amini katika nyanja ya uratibu wa ndani wa annon tata iliyotolewa na malezi ya vifungo vikali vya chuma-nitrojeni (ambayo ni ya kawaida, kwa mfano, kwa metali za platinamu). Misombo ya intracomplex inayoundwa katika kesi hii ni nguvu sana, kwa sababu ambayo mchakato wa uhamisho wa reverse wa chuma kutoka kwa awamu ya kikaboni hadi awamu ya maji - uchimbaji upya - ni vigumu.

Darasa lingine la uchimbaji wa kubadilishana anion ni besi za amonia za quaternary (QAB) na chumvi zake (QAB). QAO ni derivatives ya ioni ya amonia (NH 4) +:

,

ambapo R ni itikadi kali ya hidrokaboni.

QAC zinazotumika zaidi ni trialkylbenzylammonium chloride - kifupi TABAC, trialkylmethylammonium chloride (CH 3 R 3 N)Cl - TAMAC, tetraalkylammonium chloride (R 4 N)Cl - TAAX. R - C n H 2 n +1, ambapo n = 8 - 10.

QAS huchota metali kulingana na aina ya ubadilishanaji wa anion pekee:

ambapo z ni malipo ya anion MeX iliyo na chuma;

m ni malipo ya anion ya HAC;

Y - anion HOUR.

QAS ina uwezo wa kuchimba chumvi zenye chuma sio tu kutoka kwa tindikali, lakini pia kutoka kwa suluhisho za alkali.

Chumvi za amini na QAS katika baadhi ya matukio huwa na umumunyifu mdogo katika viyeyusho vinavyotumika sana (mafuta ya taa, hidrokaboni). Ili kuboresha umumunyifu, alkoholi za kikaboni (kwa mfano, pombe ya decyl) huongezwa kwa awamu ya kikaboni, hata hivyo, viwango vya pombe vikubwa (zaidi ya 10%) kawaida huharibu uchimbaji kwa sababu ya mwingiliano na dondoo.

Njia kuu za uchimbaji

Njia zifuatazo za uchimbaji hutumiwa hasa: uchimbaji mmoja, uchimbaji nyingi na harakati za msalaba na kinyume cha kutengenezea, uchimbaji unaoendelea wa kupinga. Uchimbaji kwa kutengenezea kimoja hutumika sana katika tasnia, ingawa uchimbaji na vichimbaji viwili pia hutumiwa.

Uchimbaji mmoja (hatua moja). Njia hii ya uchimbaji inajumuisha ukweli kwamba ufumbuzi wa awali F na mchimbaji S huchanganywa katika mchanganyiko, baada ya hapo hutenganishwa katika tabaka mbili katika tank ya kutatua: dondoo E na raffinate R. Kwa kawaida inaaminika kuwa usawa wa awamu ni imara katika mchanganyiko kutokana na kuchanganya kwa kina na muda wa kutosha wa kuwasiliana , yaani, uchimbaji mmoja inaruhusu mtu kufikia ufanisi unaofanana na kiwango cha kinadharia cha mabadiliko ya mkusanyiko. Kiwango cha uchimbaji na njia hii ya uchimbaji inaweza kuongezeka kwa kuongeza usambazaji wa dondoo kwa vifaa, lakini hii itasababisha kupungua kwa mkusanyiko wa dondoo na kuongezeka kwa gharama ya mchakato.

Mchakato unaweza kufanywa mara kwa mara au kwa kuendelea. Wakati wa kuandaa mchakato mara kwa mara, hatua ya kutenganisha dondoo na raffinate inaweza kufanywa katika mchanganyiko. Katika kesi hii, hakuna haja ya sump.

Uchimbaji mwingi na mtiririko wa msalaba wa kutengenezea. Wakati wa kufanya uchimbaji kwa kutumia njia hii (Mchoro 2), ufumbuzi wa awali F na raffinates sambamba hutendewa na sehemu ya dondoo safi S1, S2, nk. katika kila hatua ya uchimbaji, inayojumuisha mchanganyiko na tank ya kutatua (mizinga ya kutuliza haijaonyeshwa kwenye Mchoro 2), na raffinates hutumwa kwa mfululizo kwa hatua zinazofuata, na dondoo E 1, E 2 ya kila hatua huondolewa kwenye mfumo. Kwa njia hii ya uchimbaji, suluhisho la awali F linaingia hatua ya kwanza, na Rn ya mwisho ya raffinate inachukuliwa kutoka hatua ya mwisho, ya nth.

Mchele. 2. Mpango wa uchimbaji nyingi na mtiririko wa msalaba wa kutengenezea (1, 2,3, ..., n - hatua).

Kutumia njia hii, inawezekana kutoa karibu kabisa sehemu iliyosambazwa kutoka kwa suluhisho la awali na kupata raffinate safi. Hata hivyo, katika kesi hii, hasara za kutengenezea zilizomo katika suluhisho la awali haziepukiki, kwa kuwa katika kila hatua kuna kuondolewa kwa sehemu ya kutengenezea hii na dondoo.

Uchimbaji nyingi na harakati za kutengenezea zinazopingana. Njia hii ya uchimbaji ina sifa ya kuwasiliana mara kwa mara katika hatua 1, 2, nk. na mtiririko wa kinyume wa raffinate R na dondoo E (Mchoro 3), isipokuwa kwamba ufumbuzi wa awali F na extractant S hutolewa kutoka kwa ncha tofauti za ufungaji. Kwa kuwa njia ya uchimbaji na harakati ya kupingana ya kutengenezea inafanya uwezekano wa kupata bidhaa za ubora fulani na tija ya kutosha ya ufungaji, njia hii ya uchimbaji hutumiwa sana katika tasnia.

Mchele. 3. Mpango wa uchimbaji nyingi na harakati za kukabiliana na kutengenezea (1,2, ..., n-1. n - hatua).

Uchimbaji unaoendelea wa countercurrent. Njia hii ya uchimbaji inafanywa katika vifaa vya aina ya safu (kwa mfano, zilizopakiwa). Suluhisho nzito (kwa mfano, suluhisho la awali) linaendelea kulishwa kwa sehemu ya juu ya safu (Mchoro 4), kutoka ambapo inapita chini.

Kioevu cha mwanga (kwa upande wetu, kutengenezea) huingia chini ya safu, ambayo hupanda safu. Kama matokeo ya mawasiliano ya suluhisho hizi, dutu iliyosambazwa huhamishwa kutoka kwa suluhisho la asili hadi kwa dondoo. Njia hii ya uchimbaji hutumiwa mara nyingi katika tasnia.

Uchimbaji wa kukabiliana na reflux. Ikiwa ni muhimu kutenganisha kabisa ufumbuzi wa awali, uchimbaji unaweza kufanywa na reflux kwa mlinganisho na mchakato wa kurekebisha (Mchoro 5). Katika kesi hii, mchanganyiko wa awali F hutolewa kwa sehemu ya kati ya vifaa (hadi hatua ya kulisha). Baada ya kuzaliwa upya kwa dondoo katika regenerator 2, sehemu ya bidhaa inayosababisha R0 inarudishwa kwa njia ya reflux kwa kifaa 1, na sehemu nyingine inachukuliwa kwa namna ya sehemu B iliyotolewa kutoka kwa ufumbuzi wa awali. Ni wazi, nyimbo za suluhisho R0 na B ni sawa. Kwa hivyo, nodi 2 ya kitengo cha uchimbaji ni analog ya kitengo cha reflux cha kitengo cha kunereka.

Mchele. 5. a) (kushoto) mchoro wa uchimbaji wa countercurrent na reflux: 1 - vifaa vya uchimbaji; 2 - vifaa vya kuzaliwa upya kwa dondoo; b) mpango wa uchimbaji na vimumunyisho viwili: 1 - vifaa vya uchimbaji; 2 - vifaa vya kuzaliwa upya kwa dondoo.

Mtiririko wa reflux R0, unapogusana na mtiririko wa dondoo, huosha kutoka kwa mwisho kutengenezea A, kwa sehemu au kufutwa kabisa ndani yake, ambayo hatimaye hupita kwenye raffinate, kama matokeo ya ambayo kiwango cha kujitenga na mavuno ya ongezeko la raffinate.

Ikumbukwe kwamba uchimbaji na reflux, wakati wa kuboresha kujitenga kwa ufumbuzi wa awali, husababisha kuongezeka kwa matumizi ya mchimbaji na kiasi cha vifaa, ambayo inafanya mchakato huu kuwa ghali zaidi. Kwa hiyo, uchaguzi wa kiasi cha reflux unapaswa kufanywa kwa misingi ya hesabu ya kiufundi na kiuchumi.

Uchimbaji na vimumunyisho viwili. Ikiwa suluhisho la awali lina vipengele viwili au zaidi vinavyotakiwa kutolewa tofauti au kwa vikundi vya vipengele kadhaa, basi uchimbaji na vimumunyisho viwili visivyoweza kutumiwa hutumiwa (Mchoro 5b). Vimumunyisho huchaguliwa kwa namna ambayo kila mmoja wao huchagua kwa upendeleo sehemu moja au kikundi cha vipengele. Mchanganyiko wa awali F, unaojumuisha vipengele A na B, hulishwa ndani ya sehemu ya kati ya kifaa 1. Mchimbaji S, (nzito kuliko S 1), sehemu ya kutengenezea kwa kuchagua A, huingia sehemu ya juu ya kifaa 1, na extractant S 1, kwa kuchagua kufuta sehemu B, - katika sehemu yake ya chini.

Uchimbaji wa viyeyusho viwili kwa kawaida hutumika kutenganisha vitu vyenye umumunyifu sawa. Njia hii inahitaji matumizi makubwa ya dondoo, ambayo huongeza kwa kiasi kikubwa gharama ya mchakato.

ubadilishanaji wa mawasiliano ya kikaboni ya kutengenezea

Vifaa vya kisasa vya uchimbaji

Kwa mujibu wa kanuni ya mwingiliano au njia ya mawasiliano ya awamu, extractors imegawanywa katika makundi mawili: hatua na mawasiliano tofauti. Ndani ya vikundi hivi, vichimbaji mara nyingi hugawanywa katika mvuto (kasi ya awamu ndani yao imedhamiriwa na tofauti katika msongamano wa awamu hizi) na mitambo (wakati nishati inaongezwa kwa mtiririko kutoka nje kwa kuchanganya mitambo, nguvu ya katikati, a. pulsator ya pistoni, nk). Katika karibu yoyote ya vifaa vya makundi yaliyotajwa, ili kuongeza uso wa mawasiliano ya awamu, moja ya awamu hutawanywa kwa njia mbalimbali na kusambazwa katika awamu nyingine, inayoendelea kwa namna ya matone. Baada ya kila mchanganyiko wa awamu katika vifaa, mgawanyo wa awamu hizi ifuatavyo, ambayo ni muhimu hasa kwa ajili ya kuzaliwa upya kwa extractant (chini ya ushawishi wa nguvu za mvuto au centrifugal). Pia tunaona kuwa katika tasnia, dondoo zinazoendelea hutumiwa kawaida.

Wachimbaji wa hatua. Wachimbaji wa kikundi hiki hujumuisha hatua tofauti, katika kila moja ambayo mawasiliano ya awamu hutokea, baada ya hapo hutengana na kuhamia kinyume na hatua zinazofuata. Katika Mtini. Mchoro wa 6 unaonyesha mchoro wa usakinishaji wa hatua moja (a) na wa hatua nyingi (b na c) wa moja ya aina za kawaida za uchimbaji wa hatua - kuchanganya na kutulia.

Mchele. 6. Mipango ya hatua moja (a) na hatua nyingi (b, c) mitambo ya kuchanganya na kutatua extractors: 1 - mixers; 2 - tank ya kutatua; 3 - pampu.

Faida za dondoo za kutuliza mchanganyiko ni pamoja na ufanisi wao wa hali ya juu (ufanisi wa kila hatua unaweza kukaribia hatua moja ya utengano wa kinadharia), uwezo wa kubadilisha haraka idadi ya hatua, kufaa kwa operesheni juu ya anuwai ya mabadiliko katika mali ya mwili na uwiano wa awamu ya volumetric. , kuongeza kwa urahisi, nk Hasara Wachimbaji hawa wana sifa ya eneo kubwa la uzalishaji, kuwepo kwa mixers na anatoa binafsi, na kiasi kikubwa cha vyumba vya kutulia mvuto.

Wachimbaji wa uwezo wa juu wa kuchanganya-makazi (hadi 1500 m 3 / h) hutumiwa katika hydrometallurgy, teknolojia ya urani na katika viwanda vingine vingi vya tani kubwa.

Wachimbaji wa mawasiliano tofauti. Wachimbaji wa kikundi hiki wanajulikana kwa mawasiliano ya mara kwa mara kati ya awamu na mabadiliko laini katika mkusanyiko pamoja na urefu wa vifaa. Katika dondoo kama hizo (tofauti na zile za hatua), usawa kati ya awamu kwenye sehemu ya msalaba ya kifaa haupatikani. Vichimbaji vya mawasiliano tofauti vina kompakt zaidi kuliko vichimbaji vya hatua na huchukua eneo dogo la uzalishaji.

Katika extractors ya mvuto, harakati ya awamu hutokea kutokana na tofauti katika wiani wao. Extractors ya mvuto ni pamoja na dawa, safu za pakiti na tray.

Mchele. 7. Mashimo (dawa) extractors safu: a - na kunyunyizia awamu nzito; b - kwa kunyunyizia awamu ya mwanga; 1 - extractors; 2 - sprinklers; 3 - mihuri ya maji; 4 - interface ya awamu.

Wawakilishi rahisi zaidi wa extractors za mvuto katika kubuni ni nguzo za dawa (Mchoro 7). Faida muhimu ya dondoo za dawa ni uwezo wa kusindika vimiminika vilivyochafuliwa ndani yao. Wakati mwingine vifaa hivi hutumiwa kwa uchimbaji kutoka kwa massa.

Extractors packed (Mchoro 8), ambayo ni sawa katika kubuni na absorbers packed, wamekuwa kuenea kabisa katika sekta.

Mchele. 8. Kiambatisho extractor: 1 - pua; 2 - msambazaji; 3 - mizinga ya kutulia; 4 - muhuri wa maji; 5 - interface ya awamu.

Pete za Raschig mara nyingi hutumiwa kama pua 1, pamoja na aina nyingine za pua. Ufungashaji umewekwa kwenye gridi za usaidizi katika sehemu, kati ya ambayo awamu zinachanganywa. Moja ya awamu (extractant katika Mchoro 8) hutawanywa kwa kutumia kifaa cha usambazaji 2 katika mtiririko wa awamu inayoendelea (suluhisho la awali). Katika safu ya kufunga, matone yanaweza kuunganisha mara nyingi na kisha kuvunja, ambayo huongeza ufanisi wa mchakato. Uchaguzi wa nyenzo za pua ni muhimu sana. Inapaswa kupendekezwa kuwa mvua na awamu inayoendelea, kwa kuwa hii huondoa uwezekano wa kuunganisha zisizohitajika za matone na uundaji wa filamu juu ya uso wa pua, ambayo inasababisha kupungua kwa kasi kwa uso wa mawasiliano ya awamu. Kumbuka kwamba nozzles za kauri na porcelaini ni bora kulowekwa na awamu ya maji kuliko awamu ya kikaboni, na pua ya plastiki kawaida hutiwa maji na awamu ya kikaboni. Mgawanyiko wa awamu katika safu wima zilizojaa hutokea katika kanda za kutulia 3, mara nyingi huwa na kipenyo kikubwa kuliko kipenyo cha dondoo kwa utengano bora wa awamu.

Extractors za mitambo ni pamoja na dondoo za mawasiliano tofauti na usambazaji wa nishati ya nje kwa awamu za kuwasiliana.

Moja ya extractors ya kawaida ya mitambo katika teknolojia ni mtoaji wa diski ya rotary. Extractors ya Rotary hutofautiana hasa katika muundo wa vifaa vya kuchanganya. Kwa hiyo, badala ya disks laini, aina mbalimbali za mixers hutumiwa, wakati mwingine sehemu zinajazwa na pua, nk. Faida kuu za extractors za rotary ni pamoja na ufanisi mkubwa wa uhamisho wa wingi, unyeti mdogo kwa uchafu imara katika awamu, uwezekano wa kuunda vifaa na nguvu za kitengo cha juu, nk.

Wakati huo huo, extractors za rotary zina drawback kubwa - kinachojulikana athari ya kiwango, i.e. ongezeko kubwa la EEP na kipenyo kinachoongezeka cha kifaa. Sababu ya jambo hili ni kutofautiana kwa uwanja wa kasi kando ya urefu na sehemu ya msalaba ya vifaa, uundaji wa maeneo yaliyotuama, kupita, ambayo huchangia kuongezeka kwa mchanganyiko wa longitudinal na usumbufu wa muundo sare wa mtiririko kwenye kifaa.

Ufanisi wa mchakato wa uhamisho wa wingi wakati wa uchimbaji unaweza kuongezeka kwa kupiga awamu. Vidonda vya msukumo hutumia njia kuu mbili za kutoa mipigo kwa vimiminiko. Kulingana na njia ya kwanza, pulsations katika extractor ya safu huzalishwa kwa maji kwa njia ya nje (pulsator); kulingana na pili, kwa njia ya vibration ya sahani za perforated zilizowekwa kwenye fimbo ya kawaida, ambayo inakabiliwa na mwendo wa kukubaliana.

Matumizi ya pulsations wakati wa mchakato wa uchimbaji inakuza utawanyiko bora wa kioevu, upyaji mkubwa wa uso wa mawasiliano ya awamu, na ongezeko la muda wa kukaa kwa kioevu kilichotawanywa katika extractor. Zinazotumika sana katika teknolojia ni sahani za ungo na vichochezi vya kusukuma maji vilivyopakiwa.

Extractor ya pulsating (Mchoro 9.) ni safu yenye trays za sieve bila mabomba ya tawi kwa mtiririko wa awamu inayoendelea. Katika safu, kwa msaada wa utaratibu maalum (pulsator), pulsations hupitishwa kwa kioevu - vibrations ya amplitude ndogo (10-25 mm) na mzunguko fulani. Pampu ya pistoni isiyo na valve hutumiwa mara nyingi kama pulsator, iliyounganishwa chini ya safu (Mchoro 9, a) au kwa mstari wa usambazaji wa kioevu mwanga (Mchoro 9, b). Wakati pulsations hutolewa kwa kioevu, utawanyiko wa faini unaorudiwa wa moja ya awamu hutokea, ambayo husababisha uhamisho mkubwa wa molekuli. Mbali na extractors za ungo, nguzo za pulsation zilizojaa hutumiwa pia.

Njia ya ufanisi ya kuimarisha mchakato wa uchimbaji kwa kutoa mapigo kwa kioevu pia inaweza kutumika katika aina nyingine za vifaa vya uchimbaji.

Ili kutenganisha kwa uaminifu utaratibu wa pulsator kutoka kwa mazingira ya kazi wakati wa usindikaji wa dutu za kemikali na zenye mionzi, membrane (Mchoro 9, c), mvukuto (Mchoro 9, d) au kifaa cha nyumatiki (Mchoro 9, e) hutumiwa. . Katika kesi ya mwisho, safu ya hewa ya buffer imewekwa kati ya pistoni ya pulsator na safu, ambayo hupanua kwa njia tofauti na mikataba, ikitoa vibrations kwa kioevu kwenye safu.

Mchele. 9. Kuchuja ungo (A - awamu nzito, B - awamu ya mwanga): a - pulsator ni masharti ya chini ya safu; b - pulsator imeunganishwa na bomba kwa kusambaza kioevu nyepesi; c - pulsations hupitishwa kupitia membrane; d - pulsations hupitishwa kupitia mvuto; e - pulsations hupitishwa kupitia safu ya buffer ya hewa (mto wa hewa).

Vichochezi vya msukumo vina ufanisi wa hali ya juu; huruhusu uchimbaji bila kuwasiliana na wafanyakazi wa uendeshaji na vimiminika vikichakatwa, ambayo ni muhimu sana ikiwa vimiminika ni mionzi au sumu.

Katika mazoezi ya ulimwengu, nguzo za pulsation za ungo na kipenyo cha hadi m 3 na nguzo zilizojaa na kipenyo cha hadi 2 m hutumiwa.

Hasara za nguzo za pulsation ni pamoja na mizigo mikubwa ya nguvu kwenye msingi, kuongezeka kwa gharama za uendeshaji, na ugumu wa usindikaji wa mifumo ya emulsified kwa urahisi.

Sehemu ya hesabu

Kazi ya 1. Uhesabuji wa matumizi yanayohitajika ya dondoo katika dondoo inayoendelea kufanya kazi ya aina ya "mixer-settler".

Kuamua: volumetric (V E, m 3 / s) na wingi (G, kg / s) matumizi ya extractant.

Tunaunda usawa wa usawa wa nyenzo:

Uamuzi wa kiwango cha mtiririko wa volumetric wa dondoo:

3. Uamuzi wa mtiririko wa misa ya dondoo:

Kazi ya 2. Kuhesabu idadi inayotakiwa ya hatua za uchimbaji wakati wa kutoa Molybdenum kutoka kwa suluhisho na ufumbuzi wa 0.3 M wa D2EHPA.

5. Uhesabuji wa nambari inayohitajika ya kinadharia ya hatua za uchimbaji:

Matokeo yake yamezungushwa hadi nambari nzima.

(hatua)

Kazi ya 3. Uhesabuji wa ufanisi wa mchakato wa uchimbaji wa chumvi ya Me (katika kichimbaji cha aina ya "mixer-settler").

Kiwango cha mtiririko wa volumetric ya dondoo
Kipenyo cha mchanganyiko wa turbine ya blade 6
Kasi ya mzunguko wa mchanganyiko
Mnato wa suluhisho la maji
Mnato wa kuchimba
Mvutano wa usoni
Mgawo wa usambazaji
Kiasi cha ziada
Ucheleweshaji wa uchimbaji katika uchimbaji
Kitendaji cha nguvu cha kichocheo
Uzito mzito
Uzito wa suluhisho la maji

Amua: ufanisi wa uchimbaji.

Uamuzi wa wiani wa mchanganyiko:

Kuhesabu kipenyo cha matone:

m

Kuhesabu muda wa wastani wa mawasiliano ya awamu:

Na

Uhesabuji wa ufanisi wa uchimbaji:

Kusafisha kwa mifereji ya maji

Mfano wa matibabu ya uchimbaji wa maji machafu ni matibabu ya fenoli katika coke, shale ya mafuta na viwanda vya usindikaji wa makaa ya mawe; kutoka kwa aniline; kutoka kwa asidi ya asetiki; kutoka kwa epichlorohydrin katika tasnia ya kemikali na vimumunyisho vya kikaboni (benzene, etha na esta).

Wakati wa kuchimba maji machafu ya phenoli, acetate ya butilamini, etha ya diisopropyl, benzene, n.k. hutumika kama viondoaji. Ili kuongeza ufanisi wa uchimbaji wa fenoli, inapendekezwa kutumia vimumunyisho vilivyochanganywa: acetate ya butilamini iliyochanganywa na pombe ya butyl, na etha ya diisopropyl, nk. , acetate ya butilamini au mchanganyiko wa acetate ya butilamini hutumiwa mara nyingi na acetate ya isobutyl (phenosolvan), ambayo ina uwezo wa juu wa kuchimba kwa heshima na fenoli.

Ufungaji wa utakaso wa uchimbaji wa maji machafu kutoka kwa phenoli ni pamoja na sehemu nne: 1) maandalizi ya maji machafu ya phenolic kwa ajili ya uchimbaji - kutenganishwa kwa resini kwa kutatua na kuchujwa, baridi ya maji machafu, kukamata mvuke za kutengenezea na, ikiwa ni lazima, carbonization; 2) uchimbaji; 3) kuzaliwa upya kwa mchimbaji kutoka kwa maji; 4) kuzaliwa upya kwa kutengenezea kutoka kwa dondoo na uzalishaji wa phenoli za kibiashara.

Vimumunyisho mbalimbali (benzene, esta, mafuta ya kunyonya, n.k.) vinaweza kutumika kwa ajili ya uchimbaji wa maji machafu kutoka kwa mimea ya koka, lakini benzini, inayopatikana kutoka kwa makaa ya mawe, hutumiwa sana. Kutokana na ukweli kwamba mgawo wa usambazaji wa benzini unaohusiana na phenoli ni mdogo (karibu 2.2 saa 20 °C), kiasi kikubwa cha benzini hutumiwa na mkusanyiko wa phenoli katika dondoo ni chini. Kwa hivyo, kutengeneza tena benzini, sio njia za kunereka hutumiwa, lakini njia ya kunyonya na suluhisho la maji ya alkali (mbinu ya benzene-phenolate).

Njia ya utakaso wa benzene-phenolate inajumuisha hatua zifuatazo: 1) kufuta lami kwa maji kwa kutulia, kuchuja na kuosha kwa benzini inayozunguka; 2) uchimbaji wa phenoli kutoka kwa maji machafu na benzini; 3) utakaso wa benzini kutoka kwa gesi za asidi mumunyifu ndani yake kwa kuosha na suluhisho la alkali-phenolate; 4) uchimbaji wa phenols kutoka kwa benzene na ufumbuzi wa alkali; 5) kutenganishwa kwa benzini iliyoyeyushwa kutoka kwa maji machafu yaliyopungua. Suluhisho zinazotokana na phenolates baada ya uvukizi wa awali hutumwa kwa usindikaji.

Baadhi ya mimea ya koka hutumia acetate ya butilamini, phenosolvan, mafuta ya makaa ya mawe, n.k. kama dondoo.

Njia za uchimbaji wa dephenolization ya maji machafu zina faida kubwa: ufanisi mkubwa wa utakaso, uwezo wa kutoa phenoli zisizo na tete, nk.

Hitimisho

Faida kuu ya mchakato wa uchimbaji ikilinganishwa na michakato mingine ya kutenganisha mchanganyiko wa kioevu ( kunereka, uvukizi, nk) ni joto la chini la uendeshaji wa mchakato, ambao mara nyingi hufanyika kwa joto la kawaida (chumba). Katika kesi hii, hakuna haja ya kutumia joto ili kuyeyusha suluhisho. Wakati huo huo, matumizi ya sehemu ya ziada - mchimbaji - na hitaji la kuzaliwa upya husababisha shida fulani ya vifaa na kuongezeka kwa gharama ya mchakato wa uchimbaji.

Wakati wa kutoa vitu tete, uchimbaji unaweza kushindana kwa mafanikio na urekebishaji katika hali ambapo kujitenga kwa urekebishaji ni ngumu na wakati mwingine haiwezekani (mgawanyiko wa mchanganyiko unaojumuisha vipengele vya kuchemsha na mchanganyiko wa azeotropic) au unahusishwa na gharama kubwa sana (uchimbaji wa uchafu unaodhuru. au vitu vya thamani kutoka kwa ufumbuzi wa dilute sana).

Uchimbaji ni muhimu kwa kutenganisha michanganyiko ya vitu ambavyo ni nyeti kwa halijoto ya juu, kama vile viuavijasumu, ambavyo vinaweza kuoza vikitenganishwa na urekebishaji au uvukizi. Matumizi ya uchimbaji mara nyingi yanaweza kuchukua nafasi ya michakato kwa ufanisi kama vile utenganishaji wa vitu vinavyochemka sana kwa kutumia utupu wa juu, kama vile kunereka kwa molekuli, au utenganisho wa michanganyiko kwa ukaushaji wa sehemu.

Matumizi ya uchimbaji kwa ajili ya kutenganisha mchanganyiko wa vitu vya isokaboni wakati mbinu nyingine za kutenganisha hazitumiki ni ya kuahidi sana. Michakato ya uchimbaji wa kioevu kwa sasa inatumika kwa mafanikio kusindika mafuta ya nyuklia, kupata zirconium na hafnium na metali zingine nyingi adimu. Kutumia uchimbaji, metali zisizo na feri na za thamani zinaweza kupatikana.

Katika baadhi ya matukio, athari kubwa hupatikana kwa kuchanganya uchimbaji na taratibu nyingine za kujitenga. Mifano ya michakato kama hiyo iliyojumuishwa ni: kutenganishwa kwa mchanganyiko wa kiwango cha chini cha kuchemsha na azeotropiki kwa kutumia urekebishaji wa uchimbaji, mkusanyiko wa awali wa suluhisho la dilute kwa uchimbaji kabla ya uvukizi na urekebishaji, ambao hufanywa kwa matumizi kidogo ya joto.

Bibliografia

1. Einstein V.G. Kozi ya jumla ya michakato na vifaa vya teknolojia ya kemikali. - M.: Kemia, 2002 - 1758 pp.

Dytnersky Yu.I. Michakato na vifaa vya teknolojia ya kemikali. Sehemu ya 2. - M.: Kemia, 2002 - 368 kurasa.

Zyulkovsky Z. Uchimbaji wa kioevu katika sekta ya kemikali. - L.; Nyumba ya Uchapishaji ya Kemikali ya Jimbo, 1963 - 479 pp.

Karpacheva S.M., Zakharov E.I. Extractors ya kusukuma. - M.: Atomizdat, 1964 - 299 kurasa.

Kasatkin A.G. Michakato ya msingi na vifaa vya teknolojia ya kemikali. - M.: Kemia, 1973 - 750 pp.

Leonov S.B. Hydrometallurgy. Sehemu ya 2. Kutengwa kwa metali kutoka kwa ufumbuzi na masuala ya mazingira. - 2000 - 491 kurasa.

Meretukov M.A. Michakato ya uchimbaji wa kioevu na ubadilishanaji wa ioni katika madini yasiyo na feri. - M.: Metallurgy, 1978 - 120 kurasa.

Planovsky A.N., Ramm V.M. Michakato na vifaa vya teknolojia ya kemikali. - M., Nyumba ya Uchapishaji ya Kemia, 1966 - 848 pp.

Proskuryakov V.A. Shmidt L.I. Matibabu ya maji machafu katika tasnia ya kemikali. - L. Kemia, 1977 - 464 kurasa.

Yagodin G.A., Kagan S.Z. Msingi wa uchimbaji wa kioevu-kioevu. - M.: Kemia, 1981 - 400 kurasa.

Lengo la kazi: Kupata ujuzi katika kuhesabu michakato na vifaa vya uchimbaji wa maji machafu.

Sehemu ya utangulizi.

Uchimbaji ni uchimbaji wa kuchagua wa sehemu kutoka kwa kioevu (sukari iliyosafishwa) kwa kutumia kutengenezea kioevu (extractant). Awamu ambayo hutajiriwa na dutu ya uchafuzi inaitwa extractant - kabla ya kuwasiliana, na dondoo - baada ya kuwasiliana.

Moja ya masharti ya mchakato wa uchimbaji ni kutokuwepo kwa pande zote na tofauti ya kutosha katika msongamano wa awamu (sukari iliyosafishwa na extractant).

Uchimbaji wa kioevu una idadi ya shughuli za kiteknolojia:

Kuwasiliana na kioevu kutakaswa na mchimbaji;

Uhamisho wa sehemu kutoka awamu moja hadi nyingine;

Kutengana kwa awamu;

Upyaji wa dondoo.

Extractors inaweza kuwa ya usawa na ya wima, inayoendelea na ya mara kwa mara, hatua moja na hatua nyingi, mtiririko wa msalaba na mtiririko wa kukabiliana, na ugavi wa nishati ya mitambo (kwa mawasiliano ya awamu) na bila ugavi wa nishati ya mitambo, nk.

Aina rahisi zaidi ya extractor ni safu wima ya dawa na mawasiliano ya awamu ya kuendelea (Mchoro 2.1). Maji machafu hutiwa ndani ya safu wima ya wima ya silinda kutoka juu, na uchimbaji ambao msongamano wake ni chini ya msongamano wa maji hunyunyizwa kutoka chini kwa kutumia kisambazaji (kwa namna ya matone). Harakati ya kukabiliana na awamu inahakikishwa na mvuto, i.e. tofauti katika wiani wa awamu (nguvu ya kuendesha gari). Matone yanayotokana hupitia eneo la kazi, huondoa uchafuzi na hukusanywa kwenye tank ya juu ya kutatua.

Kuondoa awamu ya mwanga kutoka eneo la juu la kutulia haisababishi shida yoyote; kioevu kupita kiasi hutolewa kupitia bomba. Kuondolewa kwa awamu nzito inahitaji marekebisho maalum, vinginevyo kioevu vyote kinaweza kumwagika kutoka chini. Kifaa rahisi zaidi ni chombo cha Florentine, kanuni ya uendeshaji ambayo inategemea kusawazisha safu za kioevu (vyombo vya mawasiliano) vinavyotolewa na mtiririko wa awamu nyepesi na nzito.

Mahitaji ya uchimbaji:

Kiwango cha chini cha umumunyifu wa pamoja na sukari iliyosafishwa;

Uteuzi wa juu;

Mgawo wa usambazaji wa juu na uwezo mkubwa;

Tofauti ya kutosha katika wiani ikilinganishwa na sukari iliyosafishwa;

Upatikanaji, gharama ya chini, urahisi wa kuzaliwa upya;

Isiyo na sumu, isiyoweza kulipuka, athari ndogo za ulikaji.

Uchimbaji ni mzuri wakati kuna maudhui ya juu ya dutu za kikaboni zilizoyeyushwa za thamani ya kiufundi katika maji machafu ya viwanda. Inatumiwa sana kwa ajili ya utakaso wa maji machafu kutoka kwa makampuni ya biashara kwa ajili ya matibabu ya joto ya mafuta imara (makaa ya mawe, shale, peat) yenye kiasi kikubwa cha phenols.

Mbinu ya kuhesabu

1. Sababu ya uchimbaji:

ambapo Cin na Cout ni viwango vya pembejeo na pato linalohitajika (MPC) la uchafuzi wa maji machafu.

2. Kiwango cha mtiririko wa ujazo wa dondoo:

, m 3 / h, (2.2)

ambapo Q SW ni kiwango cha mtiririko wa maji machafu, m 3 / h;

m - mgawo wa usambazaji.

3. Mkusanyiko wa dutu iliyotolewa katika dondoo (pamoja na dondoo halisi safi):

, mg/l. (2.3)

4. Shahada ya uchimbaji inayohitajika:

. (2.4)

5. Sehemu ya msalaba ya kifaa:

, m 2, (2.5)

ambapo w ni kasi ya mtiririko, m / s. Katika mahesabu w=0.02 m/s.

6. Kipenyo cha safu wima:

, m. (2.6)

7. Urefu wa safuwima: H=(5-7)D, m. (2.7)

8. Urefu wa kituo cha TF (kutoka kwa mlinganyo wa vyombo vya mawasiliano):

, m, (2.8)

Wapi Na - msongamano wa LF na TF (maji), =1000 kg/m3;

Na - urefu wa LF na TF (Mchoro 2.1). Kukubali hilo
, unaweza kuweka au (Kwa mfano, =H/7) na uhesabu urefu wa matokeo ya TF.

Jedwali 2.1 - Data ya awali (chaguo).