ミキサセトラ

ミキサセトラ（Mixer-settler）

ミキサセトラとは、溶媒抽出を行いながら2つの液体を比重によって分離する装置です。この装置は主に2つの部分、すなわち混合槽（ミキサ）と沈殿槽（セトラ）から成り立っています。特に、精密な分離が必要となるケースでは、多段構成での使用が一般的です。

ミキサ（混合槽）

ミキサの内部には攪拌装置が設置されており、ここで元の溶液と、目的とする溶質を抽出するための溶媒が混合されます。攪拌装置が動作することで、混合される液体はエマルション状態となります。この混合液は、攪拌装置を通じてセトラに送られます。研究室用のミキサセトラでは通常1槽が使用されますが、工業レベルでは3槽以上備えていることもあります。複数の混合槽を設けることにより、反応時間を長く確保でき、未反応物を減少させることができるのです。

セトラ（沈殿槽）

セトラでは、軽質相と重質相の二つの相を静的なデカンテーションにより分離します。重力を利用して二相を分けるため、セトラは優れた流体力学的設計がなされています。その内部には凝集板があり、エマルション状態の混合液を効果的に分離する役割を果たします。軽質相はセトラのオーバーフローから次の工程へ送られ、重質相は底部の堰から取り出されます。比重に応じて堰の高さを調整することで、両相の分離がスムーズに行われます。

使用例

工業用のミキサセトラは、銅、ニッケル、ウラン、ランタノイド、コバルトなどの湿式製錬に幅広く利用されています。向流多段抽出法では、複数台のミキサセトラを配置し、混合槽と沈殿槽が交互になるように設計されます。これにより、系内の滞留時間が延び、比重による分離がより容易になります。設置面積は大きくなりますが、高さはあまり必要なく、維持管理も比較的簡単です。

多段抽出法の流れ

多段抽出法では、複数のミキサセトラを使って以下の操作を行います:
1. 抽出: 注目するイオンを水相から有機相に移動させる。
2. 洗浄: 有機相から不要物を含む水相を取り除く。
3. 分離: 有機相から水相に注目するイオンを移動させる。

銅精製のプロセス

焙焼された銅精鉱を用いる場合、希硫酸による堆積浸出を利用して希薄硫酸銅(II)溶液が生成されます。この溶液はミキサセトラに送り込まれ、ケロシンを溶媒とする有機相と混合されます。これにより、硫酸銅(II)が有機相に抽出され、残った水相は浸出槽に戻され、さらなる銅の浸出に使用されます。

チリの銅鉱山など、有机相に塩化物濃度が高い環境では、有機相を水で洗浄し、不純物を取り除くことが行われます。また、有機相に硫酸を加えることで銅が水相に抽出され、電解精錬に適した硫酸酸性の硫酸銅(II)溶液が得られます。

関連項目

• - 溶媒抽出法
• - 湿式精錬
• - 選鉱

このように、ミキサセトラは多様な工業用途において重要な役割を果たしています。

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