Г. М. Вольдман, независимый эксперт, докт. хим. наук, эл. почта: gvoldman@bk.ru

Жидкостно-жидкостную экстракцию широко используют в гидрометаллургии цветных, редких и радиоактивных металлов. Наиболее сложная из решаемых с помощью этого метода задач — разделение близких по свойствам элементов, при котором, как правило, необходимо получить в чистом виде и с высоким извлечением один или оба элемента. В большинстве случаев этого достигают только в полном противоточном процессе, реализуемом в каскаде, состоящем из двух частей: экстракционной, обеспечивающей получение в чистом виде в водной фазе (рафинате) хуже экстрагируемого компонента (или группы компонентов), и промывной, обеспечивающей доизвлечение хуже экстрагируемого компонента (или группы компонентов) в рафинат или получение в чистом виде лучше экстрагируемого компонента (или группы компонентов) в органической фазе (экстракте). Однако промывной раствор разбавляет исходный, что приводит к снижению концентраций компонентов в продуктах. Для ослабления этого отрицательного эффекта можно уменьшить объем промывного раствора, понизив коэффициенты распределения разделяемых компонентов в промывной части каскада и вновь повысив их в экстракционной. Такой вариант разделения называют полным противоточным процессом с понижением коэффициентов распределения в промывной части. Поскольку органическая фаза из экстракционной части каскада поступает в промывную, а водная фаза из промывной части вместе с исходным раствором — в экстракционную, при определении требуемых условий экстракционного разделения (т. е. необходимых отношений потоков экстрагента и промывного раствора к потоку исходного раствора, чисел ступеней экстракционной и промывной частей каскада, составов получаемых продуктов — рафината и экстракта) полный противоточный каскад можно рассчитывать только как единое целое. В результате выполнение расчета требует большого объема вычислений и занимает много времени даже при использовании современных вычислительных средств. Эффективным способом автоматизации расчетов представляется создание в среде табличного процессора Excel^© шаблонов, позволяющих при использовании тех же каскадов для разделения в других экстракционных системах не программировать расчет заново, а только ввести в соответствующие ячейки шаблона новые исходные данные. Разработке такого шаблона для полного противоточного процесса с постоянными, но различающимися коэффициентами распределения компонентов в экстракционной и промывной частях каскада посвящена данная статья.

1. Зеликман А. Н., Меерсон Г. А. Металлургия редких металлов. — М. : Металлургия, 1973. — 608 с.
2. Ягодин Г. А., Синегрибова О. А., Чекмарев А. М. Технология редких металлов в атомной технике. — М. : Атомиздат, 1974. — 344 с.
3. Редкие и рассеянные элементы. Химия и технология. В 3 книгах / под ред. С. С. Коровина. — М. : МИСиС, кн. 1, 1996. — 376 с; кн. 2, 1999. — 461 с; кн. 3, 2003. — 440 с.
4. Вольдман Г. М., Зеликман А. Н. Теория гидрометаллургических процессов. 4-е изд., перераб. и доп. — М. : Интермет Инжиниринг, 2003. — 464 с.
5. Gupta С. К., Krishnamurthy N. Extractive metallurgy of rare earths. — Boca Raton ; London ; New York ; Washington : CRC Press, 2005. — 522 p.
6. Касиков А. Г. Использование жидкостной экстракции в новых гидрометаллургических процессах переработки медно-никелевого сырья Кольской горно-металлургической компании // Цветные металлы. 2012. № 7. С. 29–35.
7. Regel-Rosocka М., Alguacil F. J. Recent trends in metals extraction // Revista de Metalurgia. 2013. Vol. 49, No. 4. P. 292–316.
8. Wilson A. M., Bailey P. J., Tasker P. A., Turkington J. R., Grant R. A. et al. Solvent extraction: the coordination chemistry behind extractive metallurgy // Chemical society reviews. 2014. Vol. 43, No. 1. P. 123–134.
9. Feng Xie, Ting An Zhang, Dreisinger D., Doyle F. A critical review on solvent extraction of rare earths from aqueous solutions // Mineral Engineering. 2014. Vol. 56. P. 10–28.
10. Букин В. И., Зимина Г. В., Николаева И. И., Таук М. В. Разделение редкоземельных металлов жидкостной экстракцией // Цветные металлы. 2015. № 2. С. 64–70.
11. Зимина Г. В., Николаева И. И., Таук М. В., Цыганкова М. В. Экстракционные схемы разделения редкоземельных металлов // Цветные металлы. 2015. № 4. С. 23–27. DOI: 10.17580/tsm.2015.04.04.
12. Вальков А. В. Рациональная технология разделении редкоземельных концентратов // Цветные металлы. 2020. № 2. С. 42–49. DOI: 10.17580/tsm.2020.02.05.
13. Корпусов Г. В. Редкоземельные элементы / Химия долгоживущих осколочных элементов. — М. : Атомиздат, 1970. С. 111–179.
14. Вольдман Г. М. Основы экстракционных и ионообменных процессов гидрометаллургии. — М. : Металлургия, 1982. — 305 с.
15. Савельев Н. И. Балансовые расчеты химико-технологических процессов. — Чебоксары : Изд-во Чувашского университета, 2014. — 136 с.
16. Апанасенко В. В., Вольдман Г. М. Расчет материальных балансов технологических процессов с использованием электрон ных таблиц Excel // Цветные металлы. 2010. № 9. С. 59–66.
17. Гасанов А. А., Семенов А. А., Апанасенко В. В., Юрасова О. В. Расчет полного противоточного экстракционного каскада с обменной промывкой с использованием Excel // Цветные металлы. 2016. № 5. С. 44–49. DOI: 10.17580/tsm.2016.05.07.
18. Вольдман Г. М., Апанасенко В. В. Расчет экстракционного разделения в полном противоточном каскаде с постоянными коэффициентами распределения с использованием Excel // Цветные металлы. 2018. № 3. С. 57–64. DOI: 10.17580/tsm.2018.03.08.