第四章第四章44 －－ 2 2 浸浸 取取

4 4 无机化工反应单元工无机化工反应单元工艺 艺

一．浸取的工业应用

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浸取 是应用溶剂将固体原料中可溶组分提取出来的单元过程。进行浸取的原料是溶质与不溶性固体的混合物，其中溶质是可溶组分，而不溶固体称为载体或惰性物质。

浸取广泛用于化学工业，特别是无机盐工业和磷肥工业，以获取具有应用价值组分的浓溶液或用来除去不溶性固体中所夹杂的可溶性物质。

浸取广泛用于化学工业，特别是无机盐工业和磷肥工业，以获取具有应用价值组分的浓溶液或用来除去不溶性固体中所夹杂的可溶性物质。

1 ．浸取的基本概念 (1) 浸取类型

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按溶剂种类可分为

① 酸浸② 碱浸取

浸取 ③ 水浸取④ 盐浸取

② 非反应浸取

① 反应浸取 ① 络合浸取② 氧化浸取③ 还原浸取④ 氯化浸取

按是否发生化学反应可分为与两类

又称酸解

又称碱解

浸取剂为水

浸取剂为氯化钠、氯化铁、硫酸铁、氯化铜等无机盐类

反应浸取中又可分为

浸取

(2) 浸取剂的选择 浸取剂又称溶剂 浸取剂的选择条件是：① 浸取剂对溶质的浸取应具有选择性，以减少浸取液精制费用；② 对溶质的饱和溶解度大，可得到高浓度浸取液，再生时消耗的能量

小；③ 要考虑浸取剂的物性；④ 浸取剂的价格、毒性、燃烧性、爆炸性、腐蚀性等有关性质。

(3) 固体的预处理 为了使固体原料中溶质能够很快接触溶剂，需进行预处理，

预处理包括粉碎、研磨、切片或造型。对某些矿物还需进行煅烧或焙烧。预处理是浸取前的重要工

(4) 浸取条件 反应浸取从化学反应工程角度看，属于液固反应，对于这类液固

浸取，浸取速率受以下因素影响：温度、浸取剂、浓度、粒径、孔隙率、搅拌等。

浸取后一般先除去悬浮物质，然后进行过滤，获取的是澄清的浸取液。工业上由浸取液回收有用物质的处理方法有以下几种：

浸取液回收有用物质的处理方法

① 结晶法② 吸附法

③ 离子沉淀法

④ 金属沉淀法

⑤ 气体沉淀法

⑥ 离子浮选与沉淀浮选法

⑦ 离子交换法

⑧ 溶剂萃取法

⑨ 固体或液体阴极电积法等

这些回收方法的选择主要取决于浸取液的物化性质，处理方法的技术经济指标，以及因地制宜等

因素。

浸取设备有间歇式、半连续式、连续式。按固体原料的处理方式，可分为固定床、移动床、分散接触式；按溶剂与固体原料的接触方式，可分为多级接触、单级接触与微分接触型。

在选择设备时，要根据所处理固体原料的形状、颗粒大小、物理性质、处理难易以及所需费用大小决定，处理量大时，一般用连续设备。

二、浸取设备

(1) 分批操作渗滤器① 矿床内浸取 直接从矿床中回收有利用价值的金属。②堆积浸取 在不发生渗透性的床面上堆积粗碎矿石，其上喷浸

取剂。③渗滤器 粗大颗粒固体可由固定床或移动床设备的渗滤器浸

取。 渗滤器也可联组操作，图 4 － 2－ 01 为多个间

歇浸取器所组成的浸取器组，可用于制糖工业中，也用于药物的提取中。

11 ．渗滤浸取器．渗滤浸取器

图 4 － 2－ 01 间歇浸取器所组成的浸取器组

(2) 连续操作渗滤器①Rotocel浸取器 设备示意图见图 4 － 2－ 02②Bollman浸取器 如图 4 － 2－ 03所示。③Kennedy浸取器 如图 4 － 2－ 04 所示。④环形浸取器 结构如图 4 － 2－ 05所示。

Rotocel浸取器 设备示意图见图 4 － 2－ 02

Bollman浸取器 如图 4 － 2－ 03所示。

③Kennedy浸取器 如图 4 － 2－ 04 所示。

④环形浸取器 结构如图 4 － 2－ 05所示。

(1) 搅拌槽①粗粒原料用搅拌式浸取槽，又分卧式、立式与回转圆筒式等类

型，见图 4 － 2－ 06。②细粒原料搅拌式浸取槽 图 4 － 2－ 07 （书中图 4 － 2－ 07，

P277）为空气搅拌的 Pachuca 槽。(2) 连续分散浸取器 连续分散浸取器是一种垂直的板式浸取器，

在一个长圆柱塔内等距离装置水平圆板，水平圆板以一定速率旋转。板上有刮刀，使固体在板上移动。相邻两板上的开孔互相错开 180’ ，固体物从顶部加入，依次通过各板，直到降至底部，然后用螺旋输送器排出。浸取剂从底部进入，向上流动，当溶液由：予摊度增加而密度增加时，会与溶剂发生轴向混合。

(3)螺旋输送浸取器 如图 4 － 2－ 08 （书中图 4 － 2－ 08，P277）。

2 ．分散固体浸取器

粗粒原料用搅拌式浸取槽，又分卧式、立式与回转圆筒式等类型，见图 4 － 2－ 06

用硫酸分解磷矿制磷酸 (湿法磷酸 ) 是磷酸生产中应用最广泛的方法术上最成熟，经济上最合理，其产量在磷酸产量中占绝对优势。

1 ．生产原理硫酸浸取分解磷矿是液固相反应过程，反应式为： 反应过程中为避免磷矿颗粒表面被硫酸钙包裹，延缓或阻碍

反应的进行际上是用循环磷酸料浆来分解磷矿，即用磷酸与硫酸的混酸来分解磷矿。

三、硫酸浸取磷矿制磷酸三、硫酸浸取磷矿制磷酸

湿法磷酸的生产工艺均须具有以下几个基本工序：

2 ．生产工艺流程

磷矿石

磷矿的磨碎 磷矿的浸取 料浆的冷却

料浆的过滤 回磷酸系统 湿法磷酸的浓缩

含氟气体的吸收 再结晶

(1)二水物法 (DH) 典型的二水物法工艺流程有雅可布斯－道尔科Ⅱ流程 (Jacobs-DorrcoⅡprocess)(见图 4 － 2－ 09) 和罗纳－布朗流程 (Rhone － Poulencprocess)( 见图 4－ 2－ 10)

(2) 半水物—二水物稀酸再结晶法 (HRC) 典型的半水－二水物稀酸再结晶法工艺流程有日产H流程 (Nissan H Process)(见图 4 － 2－ 11)（书中图 4 － 2－ 13， p285 ）。这类流程先制得半水物结晶，然后重结晶为二水物，经过滤得w＝ 30％～ 35％的磷酸。

3 ．几种典型的湿法磷酸生产工艺

典型的二水物法工艺流程有雅可布斯－道尔科Ⅱ流程 (Jacobs-DorrcoⅡprocess)(见图 4 － 2－ 09)

罗纳－布朗流程 (Rhone－ Poulencprocess)(见图 4 － 2－ 10)

(3) 半水物－二水物浓酸法 (HDH) 典型的半水物－二水物浓酸法流程有日产 C 流程 (Nissan C Process)(见图 4 － 2－ 12)（书中图 4 － 2－ 14 ， p285 ）这类流程先制得半水物结晶，将半水系统中制得的料浆进行第一段过滤，获得含w(P2O5)=40 ％～ 50 ％的浓磷酸，滤饼罕洗涤、再制浆后送人二水物系统再结晶。最后进行第二段过滤、洗涤，获得较纯净的二水物硫酸钙。

(4)二水物－半水物法 (DH， HH) 典型的二水物法工艺流程有中央公司普莱昂流程 (Central-PrayonProcess)(见图 4－ 2－ 13)（书中图 4 － 2－ 15， p286 ）这类流程在较高的磷酸浓度下分解磷矿生成二水物。用沉降离心机分离出成品酸，滤饼不洗涤直接加入转化系统中转变为半水物，再经过滤分离与造粒。

(5) 半水物法 (HH) 典型的半水物工艺流程有诺斯克－特罗半水物流程 (Narsk-HydroProcess) 。半水物可直接制得浓度较高的磷酸。

1 ．溶浸－结晶法的基本原理 溶浸－结晶法生产氯化钾的基本原理是：在高温下用对

氯化钠饱和的母液来浸取钾石盐矿石，溶解氯化钾进入浸取液，氯化钠则留在残渣中。浸取液冷却， KCl 析出结晶，与母液分离；母液再加热返回溶浸工序去溶解矿石。

2．溶浸－结晶法生产氯化钾的工艺流程溶浸－结晶法生产氯化钾的工艺流程，见图 4 － 2－ 14 。分

为四个步骤：

四、钾石盐溶浸－结晶法生产氯化钾

矿石的溶浸 冷却与结晶 干燥 造粒

图 4 － 2－ 14 溶浸－结晶法生产氯化钾的工艺流程

四、钾石盐溶浸－结晶法生产氯化钾

五、明矾石用氨浸法制钾氮混肥

明矾石——六方晶系KAl3(OH)6(SO4)2

明矾石为含氢根的钾、钠、铝硫酸盐矿物，其解理面呈珍珠光泽，其余的面呈玻璃光泽。硬度 3.5 ～ 4 ，条痕白色，比重 2.58 ～ 2.75，有灰、白、稍黃、稍紅等顏色。具强烈的热电效应，不溶于水，几乎不溶于盐酸、硝酸、氢氟酸和氨水等，但能溶于强碱及硫酸或高氯酸。 明矾石先经高温焙烧成脱水熟料，再用氨浸法生产钾氮混肥

明矾石为含氢根的钾、钠、铝硫酸盐矿物，其解理面呈珍珠光泽，其余的面呈玻璃光泽。硬度 3.5 ～ 4 ，条痕白色，比重 2.58 ～ 2.75，有灰、白、稍黃、稍紅等顏色。具强烈的热电效应，不溶于水，几乎不溶于盐酸、硝酸、氢氟酸和氨水等，但能溶于强碱及硫酸或高氯酸。 明矾石先经高温焙烧成脱水熟料，再用氨浸法生产钾氮混肥

由于明矾石矿是非水溶性矿物，化学反应性能差，必须对其进行焙烧、脱水，以提高其化学反应性能，再用各种溶剂进行加工。

明矾石焙烧发生一系列化学反应：

1 ．明矾石的焙烧

经焙烧后的明矾石熟料用氨水浸取：氨浸的工艺流程见图 4 － 2－ 15 （书中图 4 － 2－ 18， P29

1）。图中同时表示了氨碱法与氨酸法两种过程。

2 ．明矾石氨浸法生产钾氮混肥