Физико-химическое выделение компонентов при участии жидкой фазы

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

Выщелачивание (экстрагирование) широко используется в практике переработки отвалов горнодобывающей промышленности, некоторых металлургических и топливных шлаков, других вторичных материальных ресурсов.

Метод основан на извлечении одного или нескольких компонентов из комплексного твердого материала путем их избирательного растворения в жидкости-экстрагенте.

В зависимости от характера физико-химических процессов, протекающих при выщелачивании, различают:

а) простое растворение (целевой компонент извлекается в раствор в составе присутствующего в исходном материале соединения);

б) выщелачивание с химической реакцией (целевой компонент, находящийся в исходном материале в составе малорастворимого соединения, вначале переходит в хорошо растворимую форму).

Существенное влияние на процесс выщелачивания оказывают такие параметры, как концентрация экстрагента, размер и пористость зерен обрабатываемого материала, температура, гидродинамические условия, наложение различных силовых полей (ультразвуковых, постоянных электрических, электромагнитных, высокочастотных, центробежных).

В присутствии некоторых микроорганизмов осуществляют бактериальное выщелачивание.

Кристаллизация - процесс выделения твердой фазы в виде кристаллов из насыщенных растворов, расплавов или паров.

Скорость процесса кристаллизации зависит от многих факторов (степени пересыщения раствора, температуры, интенсивности перемешивания, содержания примесей и т.д.) и изменяется во времени, проходя через максимум.

Создание необходимого для кристаллизации пересыщения раствора обеспечивают следующими основными приемами:

· охлаждением горячих насыщенных растворов (изогидрическая кристаллизация);

· удалением части растворителя путем выпаривания (изотермическая кристаллизация);

· комбинацией первых двух приемов (вакуум-кристаллизация, фракционированная кристаллизация).

В практике кристаллизации из растворов иногда используют:

1) кристаллизацию высаливанием (введение в раствор веществ, понижающих растворимость соли);

2) кристаллизацию вымораживанием (охлаждение растворов до отрицательных температур с выделением кристаллов соли или концентрирование растворов удалением растворителя в виде льда);

3) кристаллизацию за счет химической реакции, обеспечивающей пересыщение раствора;

4) высокотемпературную (автоклавную) кристаллизацию, обеспечивающую возможность получения кристаллогидратов с минимальным содержанием кристаллизационной влаги.