Laimentimen merkitys metallien neste-nesteuutossa
Pakarinen, Pentti (2006)
Tiivistelmä
Työssä tutkittiin korkean leimahduspisteen laimentimien vaikutusta uuton tehokkuuteen ja turvallisuuteen. Kirjallisuusosa sisältää katsauksen uuttolaitoksilla tapahtuneista suuronnettomuuksista, staattisen sähkön aiheuttamista vaaroista uuttolaitoksilla ja kaupallisesti saatavista laimentimista. Lisäksi kirjallisuusosassa tarkastellaan hiilivetyjen molekyylirakenteen vaikutusta niiden leimahduspisteeseen, haihtuvuuteen, viskositeettiin ja liuotinominaisuuksiin.
Kokeellisessa osassa tutkittiin uuton tehokkuutta kuvaavia ominaisuuksia, joita olivat sekoituksen pisarakoko, faasien selkeytymisnopeus,uuton ja takaisinuuton kinetiikka, orgaanisen faasin viskositeetti ja tiheys. Uuttoliuosten turvallisuusominaisuuksia tutkittiin mittaamalla synteettisten uuttoliuosten ja laimentimien leimahduspisteitä sekä sähköisesti varattujen laimentimien relaksaatioaikoja. Korkean leimahduspisteen laimentimena käytettiin Orfom SX 11-laimenninta. Vertailukohteena käytettiin Shellsol D70- ja Escaid 100- laimentimia. Malliuuttona käytettiin kuparin uuttoa hydroksioksiimireagensilla happamasta sulfaattiliuoksesta.
Kokeissa havaittiin, että korkean leimahduspisteen laimentimen viskositeetti oli huomattavasti suurempi kuin Shellsol D70- laimentimella. Korkea viskositeetti hidasti faasien selkeytymistä uutossa, mutta sillä ei ollut vaikutusta uuton kinetiikkaan tai sekoituksen aiheuttamaan pisarakokoon. Uuttoliuoksen reagenssipitoisuudella havaittiin olevan vaikutusta uuttoliuoksen leimahduspisteeseen, mutta uuttoliuoksen latausasteella ei havaittu olevan vaikutusta. Sähköisesti varattujen laimentimien varauksien relaksaatioajoissa oli hieman eroja, mutta relaksaatioajat olivat kaikilla laimentimilla liian pitkiä staattisen sähkön aiheuttaman vaaran poistamiseksi. The purpose of this study was to investigate the influences of high flash point diluents on the performance of metal extraction and plant safety.The literature review covers recent fire accidents in solvent extraction plants, electrostatic risks in solvent extraction plants and the physico-chemical properties of commercial diluents. The effects of molecule structure of hydrocarbonson their flash point, volatility, viscosity and solvent properties were also discussed in the literature review.
The properties, which are related to the efficiency of a solvent extraction process, were studied in the experimental work. Viscosity and density of organic phase as well as drop size, phase separation, extraction and stripping kinetics were chosen to be studied. Thesafety properties of organics were studied by measuring the charge decay properties of diluents and by measuring the flash points of synthetic organic phase and diluents. Orfom SX 11 was used as the high flash point diluent and Shellsol D70 and Escaid 100 were used as reference diluents. Solvent extraction of copper from sulphuric acid solutions using hydroxyoxime reagent was used as model extraction system.
The viscosity of high flash point diluent was observed to be considerably higher than the viscosity of Shellsol D70 diluent. Thehigh viscosity had effect on phase separation, but no effects on extraction kinetics or drop size were observed. Extractant concentration in the organic phase has an effect on flash point, but no difference was observed between fresh and loaded organic phases. The charge decay performance had differences between the tested diluents. However, the charge decay times were still for every case too long to avoid the electrostatic ignition risks.
Kokeellisessa osassa tutkittiin uuton tehokkuutta kuvaavia ominaisuuksia, joita olivat sekoituksen pisarakoko, faasien selkeytymisnopeus,uuton ja takaisinuuton kinetiikka, orgaanisen faasin viskositeetti ja tiheys. Uuttoliuosten turvallisuusominaisuuksia tutkittiin mittaamalla synteettisten uuttoliuosten ja laimentimien leimahduspisteitä sekä sähköisesti varattujen laimentimien relaksaatioaikoja. Korkean leimahduspisteen laimentimena käytettiin Orfom SX 11-laimenninta. Vertailukohteena käytettiin Shellsol D70- ja Escaid 100- laimentimia. Malliuuttona käytettiin kuparin uuttoa hydroksioksiimireagensilla happamasta sulfaattiliuoksesta.
Kokeissa havaittiin, että korkean leimahduspisteen laimentimen viskositeetti oli huomattavasti suurempi kuin Shellsol D70- laimentimella. Korkea viskositeetti hidasti faasien selkeytymistä uutossa, mutta sillä ei ollut vaikutusta uuton kinetiikkaan tai sekoituksen aiheuttamaan pisarakokoon. Uuttoliuoksen reagenssipitoisuudella havaittiin olevan vaikutusta uuttoliuoksen leimahduspisteeseen, mutta uuttoliuoksen latausasteella ei havaittu olevan vaikutusta. Sähköisesti varattujen laimentimien varauksien relaksaatioajoissa oli hieman eroja, mutta relaksaatioajat olivat kaikilla laimentimilla liian pitkiä staattisen sähkön aiheuttaman vaaran poistamiseksi.
The properties, which are related to the efficiency of a solvent extraction process, were studied in the experimental work. Viscosity and density of organic phase as well as drop size, phase separation, extraction and stripping kinetics were chosen to be studied. Thesafety properties of organics were studied by measuring the charge decay properties of diluents and by measuring the flash points of synthetic organic phase and diluents. Orfom SX 11 was used as the high flash point diluent and Shellsol D70 and Escaid 100 were used as reference diluents. Solvent extraction of copper from sulphuric acid solutions using hydroxyoxime reagent was used as model extraction system.
The viscosity of high flash point diluent was observed to be considerably higher than the viscosity of Shellsol D70 diluent. Thehigh viscosity had effect on phase separation, but no effects on extraction kinetics or drop size were observed. Extractant concentration in the organic phase has an effect on flash point, but no difference was observed between fresh and loaded organic phases. The charge decay performance had differences between the tested diluents. However, the charge decay times were still for every case too long to avoid the electrostatic ignition risks.