膜分离技术在冶金

膜分离技术在冶金中的应用

学院：化工院 学号：112312152 姓名：王明雪

一 膜及膜过程

什么是膜? 1.两相之间一个具有选择透过性的屏障or两相之间的界 面。 2.国际理论与应用化学联合会定义膜为“一种三维结构， 三维中的一度(如厚度方向)尺寸要比其余两度小得多， 并可通过多种推动力进行质量传递。 3.实际应用的膜仅仅很薄的起分离作用的表皮为膜.其 余大部分为多孔支撑溶。 4.微孔精密过滤管(不是膜)。

一 膜及膜过程膜过程有哪些? · 气体分离膜过程(以气体为分离对象); · 离子交换膜分离过程(扩散渗析，电渗析，离子膜隔膜电 解，双极膜电解或电渗析); · 压力驱动膜分离过程(徽滤，超滤，纳滤、反渗透); · 热驱动膜分离过程(膜蒸馏、渗透汽化); · 液膜分离过程(乳化液膜、支撑液膜，静电准液膜.微孔 固体隔膜萃取)

二 膜分离有什么优点？

高效、节能、过程温和、操作简便、易于放大、 易于与其它技术集成等优点 迅速在海水及苦咸水淡化、纯水及高纯水生产、 化工、制药、生化、饮料及食品加工等领域获 得了广泛的应用，并迅速引起了环保、冶金等 行业的重视。

三 冶金工业应用膜技术的状况

就专业领域而言，膜技术在冶金工业中的应用 已经涉及到采矿、选矿、冶炼、材料与加工四 个专业。 按金属类别归纳膜技术的应用已深入到黑色金 属、重有色、轻有色、稀有金属、贵金属、放 射性元素各类金属。

三 冶金工业应用膜技术的状况

黑色金属：主要用于钢 板酸洗液的处理及废水 处理与回用。 重有色金属：已经在Cu、 Ni、Zn、Sn几个金属领 域得到应用。 轻有色金属：已经在 A1203生产及铝加工工 业中得到应用。

稀有金属：已经在钨、 钼、钛、钽、铌、铼等 金属领域得到应用，在 稀土及锂工业中有可能 较快取得突破。 贵金属：在黄金生产中 已获得应用。 放射性元素：铀提取是 最早应用膜分离技术的 冶金工业。

四 应用膜技术可能解决冶金行业的哪些技 术问题

酸或碱的回收 劈裂盐为酸或碱形成闭合工艺 盐类的转型 溶液浓缩 不同价态离子，不同分子量大小的盐类分离 溶液的过滤精制 作为隔膜分开反应区和反应物 气体分离、富集

五 实例一——Cu矿山低含量酸性Cu浸出 液膜浓缩北美七个铜矿山用NF膜浓缩低含量Cu酸性溶液的现场试验数据汇于表1。

七个矿山的试验都取得成功，水回收率为40—50%,铜的浓缩倍数为1.7—2倍。

五 实例一——Cu矿山低含量酸性Cu浸出 液膜浓缩以Mexicana de Cananea矿山为例 以Mexicana de Cananea矿

山为例，在一个废矿坑内已经积存了 价值2600万美元的低Cu含量浸出液，其铜含量大约为O.6— 0.89/L,总量在1500万m3以上。由于铜含量太低，无法用现 有的SX/EW作业回收。在1996年安装了每分钟处理量为4000 加仑的纳滤膜装置(相当于日处理量21,800m3),通过膜浓缩的 液流直接送往溶剂萃取回收铜，膜渗透物已基本不含重金属，送 到尾砂浓密机，解决了另一个矿山的缺水问题。安装成本为1.5 美元/加仑 /天，操作成本为0.4美元/1000加仑(不包括更换膜费 用),投资收回期少于2年。运行一年半后，没有发现任何膜元件 失效问题(膜元件数达1000支以上),从矿坑内已除去了近l/2的水， 并回收了价值1000万美元阻上的铜，如果用石灰法处理同样量 的水，不但回收不了铜，反而要付出700万美元的处理费用。

五 实例一——Cu矿山低含量酸性Cu 浸出液膜浓缩以Mexicana de Cananea矿山为例

美国Major铜矿山，将含Cu 0.69/L的浸出液 用NF浓缩美国Major铜矿山，将含Cu 0.69/L 的浸出液用NF浓缩至1.29/L,再送萃取一 电积工艺，与不用膜浓缩相比，日处理 2725m3低Cu浸出液，每天净节约2410美元操 作费用，1.7年收回全部投资。

五 实例二——DD法回收HN03+HF混合酸

废酸含HN03 150 g/L,HF 20 g/L,Fe 20 g/L, 使用德山曹达AFN膜，TSD-50-2000扩散渗析器(其总 有效膜面积大约为1000m2,处理能力为l升/h.m2, 即总处理能力为1000升/hr),回收的酸成分为HN03 141 g/L,HF 12.5 g/L,Fe 2.1 g/L。

五 实例二——DD法回收HN03+HF混合酸

其效益核算如下：

五 实例二——DD法回收HN03+HF混合酸

AFN膜的金属泄漏率约为1-10%,如选用德山 曹达的特种膜AHS-2,则凹收酸中金属含量可 小于10 ppm,此时，DD装置将酸的回收与纯 化结合在一台设备内完成。TSD-50-2000扩散 渗析器的尺寸为长6000 mm,宽730 mm,高 1900 mm,目前日本的扩散渗析器尺寸一般 可达 9000x2000x2000(mm3)。

五 实例三——杂化集成膜技术处理含Ni废 水

长沙力元新材料公司是 我国生产泡沫镍的基地， 与杭州水处理中心合作， 建立了每小时处理50m3 含Ni废水生产线，采用 三级浓缩方案，其原则 流程如图6所示。

五 实例三——杂化集成膜技术处理含 Ni废水

第一级NF浓缩10倍，第 二级采用苦咸水淡化反 渗透膜(BWRO)浓缩5倍， 第三级采用海水淡化反 渗透膜(SWRO)浓缩2倍， 总浓缩倍数达100倍。一、 二级渗透液约含Ni 20mg /L,送离子交换回收。 整套系统投资收回期少 于

六——在冶金行业推广应用膜技术的主要 问题

冶金是一个古老的行业，传统的工艺与方法影 响很深，进行一次技改往往牵扯面很广，领导 者

很难下决心。工业设计部门一般只求稳妥， 可靠，一般不能在设计中采用新技术，即使一 些勇于进取的设计人员在设计中采用了新技术， 在审查中也难于通过。 另一方面，采用了膜技术的企业，由于害怕同 行竞争，不问青红皂白，采取所谓总体保密措 施，对采用了膜技术这一信息也对外封锁。

六——在冶金行业推广应用膜技术的 主要问题

近几年钢铁、有色金属价格上涨，抢资源成为一阵风， 国营企业由于决策程序长，在抢资源之战中往往还占 下风，而私营企业抢到资源后又缺乏技术与技术力量， 为了尽快赚钱就简单采用传统技术，甚至用淘汰技术 匆匆上马，更不会也无条件考虑采用新技术。 尽管一些冶金企业的工程技术人员，也想应用一些新 技术，但或者由于怕冒风险影响个人前程，或者是对 高新技术的特点认识不足，特别是对高新技术对操作 与环境的严格要求不适应，因而也裹脚不前。

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