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1、膜分离技术在冶金中的应用学院：化工院学号：112312152姓名：王明雪一一 膜及膜过程膜及膜过程l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)。一一 膜及膜过程膜及膜过程l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
2、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)二二 膜分离有什么优点？膜分离有什么优点？l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l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。三三 冶金工业应用膜技术的状况冶金工业应用膜技术的状况l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。l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。三三 冶金工业应
3、用膜技术的状况冶金工业应用膜技术的状况l黑色金属：主要用于钢板酸洗液的处理及废水处理与回用。l重有色金属：已经在Cu、Ni、Zn、Sn几个金属领域得到应用。l轻有色金属：已经在A1203生产及铝加工工业中得到应用。l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。l贵金属：在黄金生产中已获得应用。l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l酸或碱的回收l劈裂盐为酸或碱形成闭合工艺l盐类的转型l溶液浓缩l不同价态离子，不同分子量大小的盐类分离l溶液的过滤精制l作为隔膜分开反应区和反应物l气体分离、
4、富集五五 实例一实例一Cu矿山低含量酸性矿山低含量酸性Cu浸出浸出液膜浓缩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4050，铜的浓缩倍数为172倍。五五 实例一实例一Cu矿山低含量酸性矿山低含量酸性Cu浸出浸出液膜浓缩液膜浓缩 以Mexicana de Cananea矿山为例l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O6089L，总量在1500万m3以上。由于铜含量太低，无法用现有的SXEW作业回收。在1996年安装了每分钟处理量为400
5、0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15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。以Mexicana de Cananea矿山为例l美国Major铜矿山，将含Cu 0.69L的浸出液用NF浓缩美国
6、Major铜矿山，将含Cu 0.69L的浸出液用NF浓缩至129L，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。五五 实例一实例一Cu矿山低含量酸性矿山低含量酸性Cu浸出液膜浓缩浸出液膜浓缩 五 实例二DD法回收HN03+HF混合酸l废酸含HN03 150 gL，HF 20 gL，Fe 20 gL，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hm2，即总处理能力为1000升hr)，回收的酸成分为HN03 141 gL，HF 125 gL，Fe 21 gL。
7、l其效益核算如下： 五 实例二DD法回收HN03+HF混合酸lAFN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 实例二DD法回收HN03+HF混合酸五五 实例三实例三杂化集成膜技术处理含杂化集成膜技术处理含Ni废废水水l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
8、产线，采用三级浓缩方案，其原则流程如图6所示。五五 实例三实例三杂化集成膜技术处理含杂化集成膜技术处理含Ni废水废水l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 20mgL，送离子交换回收。整套系统投资收回期少于 六六在冶金行业推广应用膜技术的主要在冶金行业推广应用膜技术的主要问题问题l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
9、用了新技术，在审查中也难于通过。l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。l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。l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。 六六在冶金行业推广应用膜技术的在冶金行业推广应用膜技术的主要问题主要问题
