ФИЗИКО ХИМИЧЕСКОЕ ВЫДЕЛЕНИЕ КОМПОНЕНТОВ ПРИ УЧАСТИИ ЖИДКОЙ ФАЗЫ

Многие процессы утилизации твердых отходов в промышленности основаны на использовании методов выщелачивания (экстрагирования), растворения и кристаллизации перерабатываемых материалов.

Выщелачивание (экстрагирование). Этот метод широко используется в практике переработки отвалов горнодобывающей промышленности, некоторых металлургических и топливных шлаков, пиритных огарков, древесных и многих других BMP. Метод основан на извлечении одного или нескольких компонентов из комплексного твердого материала путем его (их) избирательного растворения в жидкости–экстрагенте.

В зависимости от характера физико–химических процессов, протекающих при выщелачивании, различают простое растворение (целевой компонент извлекается в раствор в составе присутствующего в исходном материале соединения) и выщелачивание с химической реакцией (целевой компонент, находящийся в исходном материале в составе малорастворимого соединения, переходит в хорошо растворимую форму).

Рис. 1. Принципиальная схема цепи аппаратов на установке непрерывного действия кучного выщелачивания руд: 1 - поверхность земли; 2 - гидроизолирующее покрытие; 3 - песчаный дренажный слой; 4 - отвал крупнокусковатой руды забойной крупности; 5 - оросительные трубопроводы для орошения отвала в летний период; 6 - перфорированные оросительные трубопроводы для орошения руды в зимний период; 7 - питательные трубопроводы; 8 - желоб для сбора продукционных растворов; 9 - зумпф для продукционных растворов; 10 - зумпф для выщелачивающих и оборотных растворов реагента; 11 - насос для подачи продукционных растворов в сорбционную колонну для извлечения металла; 12 - насос для подачи выщелачивающих растворов реагента; 13 - сорбционная колонна c ионитом и верхним дренажем оборотного раствора; 14 - ёмкость c мешалкой для приготовления регенерирующих растворов; 15 - колонна для регенерации ионита; 16 - аэролифты для ионита; 17 - контейнер для готовой продукции; 18 - отстойник; 19 - барабанные грохоты для ионита; 20 - накопитель для ионита.

Растворение. Этот метод заключается в реализации гетерогенного взаимодействия между жидкостью и твердым веществом, сопровождаемого переходом последнего в раствор, и широко используется в практике переработки многих твердых отходов.

Процессы растворения осуществляют в аппаратах периодического (при небольших производительностях — в стационарном слое твердых частиц или с перемешиванием) и непрерывного (во взвешенном слое или с перемешиванием) действия разнообразных конструкций. Для интенсификации растворения в ряде случаев используют различные способы наложения полей колебаний.

Кристаллизация. Выделение твердой фазы в виде кристаллов из насыщенных растворов, расплавов или паров имеет большое распространение при переработке различных твердых отходов.

Для оценки поведения растворов при их кристаллизации и рационального выбора способа

проведения этого процесса используют диаграммы состояния растворов, выражающие зависимость растворимости соответствующих солей от температуры. Скорость процесса кристаллизации зависит от многих факторов (степени пересыщения раствора, температуры, интенсивности перемешивания, содержания примесей и др.) и изменяется во времени, проходя через максимум. Соотношение скоростей основных параллельных процессов возникновения зародышей кристаллов и их роста определяет величину суммарной поверхности зерен образующейся твердой фазы.

Создание необходимого для кристаллизации пересыщения раствора обеспечивают двумя основными приемами — охлаждением горячих насыщенных растворов (изогидрическая кристаллизация) и удалением части растворителя путем выпаривания (изотермическая кристаллизация) или их комбинацией (вакуум–кристаллизация, фракционированная кристаллизация, кристаллизация с испарением растворителя в токе воздуха или другого газа–носителя). Наряду с ними в практике кристаллизации из растворов иногда используют кристаллизацию высаливанием (введение в раствор веществ, понижающих растворимость соли), вымораживанием (охлаждением растворов до отрицательных температур с выделением кристаллов соли или их концентрирование удалением части растворителя в виде льда) или за счет химической реакции, обеспечивающей пересыщение раствора, а также высокотемпературную (автоклавную) кристаллизацию, обеспечивающую возможность получения кристаллогидратов с минимальным одержанием кристаллизационной влаги.

Рис. 2. Технологическая схема отделения упаривания рассола и кристаллизации соли: АМВ-1, АМВ-2, АМВ-3 — аппараты мгновенного вскипания; Е-1, Е-2, Е-3, Е-4 — емкости; Н-1, Н-2, Н-3, Н-4 — насосы; УИТДЖ — установка для использования тепла загрязненных горячих жидкостей; 1 — холодный очищенный рассол; 2 — циркулирующий рассол; 3 — подогретый циркулирующий рассол; 4 — сгущенная соляная суспензия; 5 — горячая ДЖ на утилизацию тепла; 6 — охлажденная ДЖ на сброс; 7 — вода из водооборотной системы; 8 — вода в водооборотную систему; 9 — неконденсирующиеся газы; 10 — воздушная линия; 11 — аммиаксодержащий конденсат; 12 — конденсат

Помимо описанных выше методов в технологии переработки твердых отходов в ряде случаев используют и другие, связанные с операциями обработки пульп (сгущение, фильтрование), а также со специфическими приемами обработки как самих отходов, так и синтезируемых из их материалов (уплотнение, обеспыливание, остекловывание, вальцевание, опудривание, каландрование и др.).

Поиск по сайту: