微流体萃取分离铜铁锌离子的研究

发布时间：2022-12-11 08:57

　　铜作为一种常见金属,被广泛应用于电力电子、轻工、建筑、机械、国防工业等领域。随着社会和经济的高速发展,我国对铜的需求快速增加,导致我国高品位铜矿资源短缺。因此,有效的处理低品位铜矿,以及从二次资源里回收铜对于经济社会的稳定发展具有重要意义。本文以低浓度铜浸出液为研究对象,针对传统溶剂萃取分离铜和杂质元素铁、锌等过程中存在传质距离长、萃取剂耗量大、易乳化等问题,研究开发微流体溶剂萃取铜新技术。本文将Y型、T型微通道反应器和交叉指型微通道反应器应用于常规的铜铁锌萃取分离过程,揭示了不同的参数对铜铁锌萃取分离效果的影响规律。并对Y型和T型微通道反应器内的液液两相流型进行模拟,进一步揭示了油水两相在微通道反应器内的流动状态,为研究微通道反应器的萃取机理提供支撑。主要结论如下:（1）Y型微通道反应器萃取分离铜铁锌的研究。结果表明:在接触时间0.7 8 3 s时,铜的萃取率达到了8 6.0 2%,对比常规萃取,达到相同的萃取率至少需要60s。此时,铜铁分离系数和铜锌分离系数分别达到了465.53和1089.17,是常规萃取最大值（86.2和123.4）的5.4倍和8.8倍;在Y型微通道反应器中,铜... 

【文章页数】：134 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 微反应器在溶剂萃取中的应用
        1.1.1 微流体技术简介
        1.1.2 微反应器的分类
        1.1.3 微反应器的放大研究
        1.1.4 微反应器中溶剂萃取的研究现状
    1.2 微通道内的传质研究
    1.3 微通道反应器的数值模拟
        1.3.1 流型模拟
        1.3.2 传质模拟
    1.4 低品位铜矿的处理方法
        1.4.1 低品位铜矿概述
        1.4.2 低品位氧化铜矿的处理工艺
    1.5 铜溶剂萃取
        1.5.1 溶剂萃取铜的研究现状
        1.5.2 传统溶剂萃取铜存在的问题
    1.6 研究意义与内容
        1.6.1 研究意义
        1.6.2 研究内容
第二章 实验与研究方法
    2.1 实验原料及设备
        2.1.1 实验原料
        2.1.2 主要实验设备
    2.2 实验过程与方法
        2.2.1 溶液的配制
        2.2.2 萃取操作
        2.2.3 萃取等温线的绘制
    2.3 实验分析测试方法
        2.3.1 水溶液中金属离子的浓度测定
        2.3.2 有机相粘度的测定
        2.3.3 接触角的测定
    2.4 萃取实验中各参数的计算方法
    2.5 数值模拟基本理论简介
        2.5.1 控制方程
        2.5.2 模型的计算
第三章 Y型微通道萃取铜的实验研究
    3.1 引言
    3.2 实验装置与过程
        3.2.1 实验装置
        3.2.2 实验过程与方法
    3.3 实验结果与讨论
        3.3.1 接触时间的影响
        3.3.2 水相初始pH的影响
        3.3.3 萃取剂浓度的影响
        3.3.4 萃取传质过程
    3.4 Y型微通道反萃铜的实验研究
        3.4.1 负载铜离子浓度的影响
        3.4.2 硫酸浓度的影响
        3.4.3 流量比的影响
    3.5 Y型微通道内液液两相流型数值模拟
    3.6 本章小结
第四章 T型微通道萃取铜的实验研究
    4.1 引言
    4.2 实验装置与过程
        4.2.1 实验装置与化学试剂
        4.2.2 实验过程与方法
    4.3 实验结果与讨论
        4.3.1 水相初始pH的影响
        4.3.2 萃取剂浓度的影响
        4.3.3 微通道宽度的影响
        4.3.4 接触时间的影响
        4.3.5 萃取速率
        4.3.6 传质特性
    4.4 T型微通道内液液两相模拟研究
        4.4.1 流型的影响
        4.4.2 中心线压力
        4.4.3 模拟传质
    4.5 本章小结
第五章 交叉指型微反应器萃取铜的实验研究
    5.1 引言
    5.2 实验装置与过程
        5.2.1 实验装置与试剂
        5.2.2 实验过程与方法
    5.3 实验结果与讨论
        5.3.1 水相初始pH的影响
        5.3.2 萃取剂浓度的影响
        5.3.3 流量的影响
        5.3.4 萃取等温线
    5.4 萃取传质过程
    5.5 本章小结
第六章 微流体萃取装置放大研究
    6.1 微流体中试萃取器
    6.2 微流体中试萃取器萃取铜的实验研究
        6.2.1 水相初始pH的影响
        6.2.2 萃取剂浓度的影响
        6.2.3 流量的影响
        6.2.4 萃取传质过程
    6.3 微流体放大技术的移植
    6.4 本章小结
第七章 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 创新点
    7.3 展望
参考文献
致谢
附录：攻读博士学位期间的主要研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]T型微通道气液两相流流动与传热的数值研究[J]. 程海龙,靳遵龙,楚迪,郑志阳,查洋.  低温与超导. 2018(06)
[2]A review on yttrium solvent extraction chemistry and separation process[J]. 李德谦.  Journal of Rare Earths. 2017(02)
[3]微反应器技术及其研究进展[J]. 张恭孝,王者辉.  现代化工. 2015(02)
[4]Y型分岔微通道内气泡的破裂动力学[J]. 丛振霞,朱春英,付涛涛,马友光.  中国科学:化学. 2015(01)
[5]多金属复杂硫化铜矿中有价金属的分离研究现状与进展[J]. 周娟,廖亚龙,李冰洁,黄斐荣.  化工进展. 2015(01)
[6]微化工过程研究进展[J]. 骆广生,王凯,徐建鸿,王玉军,吕阳成.  中国科学:化学. 2014(09)
[7]Y型微通道中两相界面特性变化分析[J]. 刘赵淼,刘丽昆,申峰.  机械工程学报. 2014(08)
[8]低品位铜矿资源开发利用状况和选矿工艺技术综述[J]. 贾振宏,胡凤英.  有色矿冶. 2014(02)
[9]T型微通道内两相流流型及相分离特性[J]. 周云龙,刘博,刘袖,尚达.  化学反应工程与工艺. 2012(04)
[10]微通道内铜离子反萃取过程[J]. 杨立秋,赵玉潮,陈光文.  化学反应工程与工艺. 2012(04)

博士论文
[1]微通道内液滴生成与混合理论方法与实验研究[D]. 杨丽.河北工业大学 2016
[2]T型微通道内液滴及气泡生成机理的研究[D]. 陈彬剑.山东大学 2011
[3]汤丹难处理氧化铜矿高效利用新技术及产业化研究[D]. 方建军.昆明理工大学 2009
[4]MACA体系中铜、镍和金的冶金热力学及其低品位矿的堆浸工艺研究[D]. 巨少华.中南大学 2006

硕士论文
[1]汤丹某氧化铜尾矿的浸出研究[D]. 马建业.中南大学 2011
[2]Y型微通道中微液滴形成机制及两相界面变化特性的研究[D]. 刘丽昆.北京工业大学 2014
[3]微通道内液—液多组分传质实验与模拟研究[D]. 潘志群.天津大学 2014
[4]基于3D打印技术的化学合成微反应器快速制造工艺研究[D]. 邹士博.华东理工大学 2015
[5]低雷诺数液—液两相流体的流动与混合[D]. 李迪.哈尔滨工业大学 2015
[6]微通道内液—液传质与相分离模拟研究[D]. 张莹.天津大学 2015
[7]微反应器混合特性研究和三水碳酸镁的制备[D]. 朱琳.大连理工大学 2016
[8]微流体强化萃取分离铟、铁、锌及其传质研究[D]. 李传华.昆明理工大学 2016



本文编号：3718494