ПРОЦЕССЫ ЭКСТРАКЦИИ И РАСТВОРЕНИЯ

В СИСТЕМАХ ТВЕРДОЕ ТЕЛО—ЖИДКОСТЬ

1. Общие сведения

2. Способы экстракции и растворения

3. Устройство экстракционных аппаратов

Общие сведения

Экстракция в системе твердое тело — жидкость представляет собой процесс извлечения (благодаря избирательной растворимости) одного или нескольких компонентов из сложного твердого вещества пористой струк­туры. Извлекаемый компонент содержится в порах твердого вещества либо в твердом виде, либо в растворенном состояние (рис. XVI-11). В первом случае экстракция заключается в извлечении твердой фазы, причем извлекаемый компонент последовательно растворяется в жидкости (избирательном растворителе), проникающей в поры исходного сложного твердого вещества, диффундирует к наружной поверхности последнего и за­тем диффундирует от этой поверхности в основную массу жидкости. Во вто­ром случае процесс сводится к из­влечению растворенного вещества, которое диффунди­рует из пор твердого вещества в основную массу жидкости.

При любом состоянии извлекае­мого компонента в порах (твердом или жидком) скелет сложного твер­дого вещества остается неизменным и играет в процессе экстрагирования роль инертного носителя.

В химической технологии широко распространены процессы рас­творения твердых тел в жидко­стях. Под растворением мы будем по­нимать переход вещества в раствор с поверхности твердых частиц, цели­ком состоящих из растворяющегося вещества. Таким образом, в отличие от экстракции, здесь растворяю­щееся твердое тело не имеет инертного (нерастворимого) скелета.

Из указанного выше механизма процессов экстрагирования следует, что в них распределяемому веществу приходится преодолевать как вну­треннее, так и внешнее диффузионное сопротивление. Первое связано с диф­фузией вещества изнутри пор твердых частиц к их поверхности, второе — с диффузией от поверхности через пограничный слой жидкости в ее основ­ную массу. При растворении же преодолевается лишь одно внешнее диффу­зионное сопротивление. Поэтому процессы растворения протекают быстрее процессов экстрагирования.

В качестве избирательных растворителей при экстракции из твердых веществ в химической промышленности наиболее часто применяют воду или водные растворы некоторых неорганических кислот; при этом процесс извлечения называют выщелачиванием.

Выщелачивание является, в частности, первой стадией химической переработки минерального сырья, из которого этим способом извлекают ценные компоненты, отделяемые от инертного материала (пустой породы). При взаимодействии избирательного растворителя с исходным твердым материалом обычно образуются гетерогенные текучие системы, называемые пульпами.

Процессы растворения часто предшествуют различным химическим процессам, так как в растворенном и, в значительной степени, диссоцииро­ванном состоянии увеличивается подвижность и химическая активность молекул растворенного вещества.