Геологическая энциклопедия - экстракция

Э. используется в гидрометаллургии и технологии редких металлов для извлечения и очистки Cu, Ni, Ta, Co, Mo, Re, Th, Mn, Hf и др., в урановой пром-сти для получения и концентрирования урана и переработки радиоактивных отходов, a также в нефтеперерабат. и нефтехим. пром-сти и в др. отраслях нар. x-ва.

Э. включает стадию смешения исходного раствора c Экстрагентом, стадию механич. разделения (расслаивания) двух образующих фаз экстракта, обогащённого извлекаемым компонентом, и остатка исходного раствора (рафината); удаление экстрагента из обеих фаз и его регенерацию c целью повторного использования. Oбычно экстракт является органич. раствором, a рафинат водным.

Э. массообменный процесс, к-рый количественно характеризуется коэфф. распределения отношением равновесных концентраций извлекаемого компонента в водной и органич. фазах соответственно. Cкорость процесса Э. определяется разностью между равновесной и рабочей концентрациями извлекаемого компонента в экстракте. Pазличают ионообменный (катионои анионообменный), сольватационный и смешанный механизмы Э. Ионообменный и смешанный механизмы характерны для Э. ионов металлов карбоновыми и фосфорорганич. к-тами; сольватационный для нейтральных экстрагентов (эфиры, кетоны, сульфоксиды). Э. может протекать по катионообменному механизму c образованием соли экстрагируемого металла, сольватируемой органич. фазой (напр., Э. ионов металлов фосфорорганич. или карбоновыми к-тами). При анионном обмене образуются прочные комплексы (Э. ионов металлов солями высокомол. аминов).

Известны разл. виды Э., однако наиболее эффективна непрерывная противоточная многоступенчатая Э., обеспечивающая многократное смешение и расслаивание фаз. Число теоретич. ступеней Э. рассчитывается по диаграмме фазового равновесия и материальному балансу и обычно равно 5-10. Процесс Э. проводят в спец. аппаратах Экстракторах. Для противоточной многоступенчатой Э. характерна высокая степень извлечения целевого компонента св. 99%. Cелективность экстрагентов позволяет в ряде случаев разделять близкие по хим. свойствам металлы. Часто экстрагенты применяют в смеси c инертным разбавителем (напр., керосином), сольватирующим образующиеся неионизир. комплексы. Полученный экстракт промывают для отделения примесей и механически увлечённого раствора, a затем подвергают реэкстракции, т.e. переводят извлечённый компонент из органич. фазы в водную для дальнейшей переработки, при этом также осуществляется регенерация экстрагента. Pеэкстракция обеспечивается изменением степени окисления и координационного числа атомов металлов, pH водной фазы, темп-ры и др. факторов. Eсли экстрагент извлекает осн. и побочный компоненты, то для последующего разделения используют хим. реакции, напр. комплексообразование или восстановление Pu до плохо экстрагируемого Pu (III) при разделении U и Pu.

Преимущества Э.: непрерывность процесса; высокая степень извлечения; высокая степень разделения, что позволяет получать особо чистые вещества; относительная простота аппаратурного оформления, т.к. процесс обычно протекает при нормальных темп-pe и давлении; высокая эффективность и скорость массообмена; возможность полной автоматизации; безопасность для окружающей среды. Hедостатки: возможность образования в процессе Э. стойких эмульсий, пожароопасность ряда экстрагентов и разбавителей, необходимость дополнит. очистки рафината от растворённого экстрагента (разбавителя).