[发明专利]使两种不互溶液体不经混合而接触的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及使两种不互溶液体不经混合而接触的方法和装置。

具体而言，本发明涉及使熔融金属和盐在可能高达例如800℃的高 温接触的方法和装置。

本发明的技术领域可以在一般意义上限定为物质传递领域，更具体 而言是化学分离和接触技术的领域，且更具体而言是涉及不互溶液体的 萃取技术的领域。

本发明的技术领域更准确地但不唯一地是高温液/液萃取系统的领 域，所述高温液体/液体萃取系统也称高温接触器(pyrocontactor)，其中使 液态盐相与熔融金属相互相接触。

背景技术

通过高燃尽的核燃料的“湿法冶金”的传统再加工需要数年的冷却 时间以便减少引起辐解现象的放射性元素的含量。通过高温冶金法的高 温再加工具有低辐解灵敏度和仅数月的燃料冷却时间的好处。

因此，在文献[1]、[2]、[3]、[4]和[5]中说明了用于通过液/液萃取进 行高温冶金再加工的高温接触器。在这些高温接触器中，液相与熔融金 属相的接触通常连续进行。

文献[1-2]说明了使用铋/熔融氯化物体系的散装填充柱或板式柱。

上述文献中所述的萃取柱的使用受到交换动力学的限制。这些柱的 HETP(理论塔板等效高度)通常在1m～2m之间。

文献[3]说明了具体用于使含钚的氯化钾/氯化铝熔融盐相与铀-铝合 金接触的回转填料柱。

文献[4]说明了混合沉淀器，它的技术源自湿法冶金且已被特别改造 用于高温冶金领域。

这些混合沉淀器的使用受到比重非常相似的两相的沉析效率的限 制。这类装置中较大的死体积还需要使用大量的反应物。

文献[5]说明了用于将不互溶的液态盐和液态金属混合然后将它们分 离的离心高温接触器。将液体引入环形混合区内并用垂直叶片将其剧烈 混合，所述垂直叶片固定在与偏转器结合的转子上。在700℃～800℃的 温度将液体引入所述装置中并在转子中将其分离为密相和轻相，将所述 两相从所述装置中除去。

该装置用于处理从电解精炼过程中产生的熔融氯化物液。

在上述文献中所述的离心萃取器是一种有效装置，但在熔融氯化物 介质中仅在不超过数百小时的短时段内测试过。因此，其可靠性并未在 足够的时间范围得到证实。这些装置的使用还受到腐蚀问题的出现的限 制，所述腐蚀问题使它们的运作快速退化。

此外，在高温接触器和核工业领域外，文献[6]和[7]说明了不互溶液 体的分离，尤其是在萃取水中所含的油的情况下。

这些技术采用了装有金属滤网和泵系统的复杂装置，其目标是进行 两种液体的简单物理分离，而不以选择性萃取所溶解的化合物为目的。

因此，鉴于上述内容，需要简单、可靠、安全和容易实施的使两种 不互溶液体接触的方法和装置(例如高温接触器)。还需要这样的方法和 装置：该方法和装置可以非常有效地用于各种各样的液体尤其是熔融盐 和金属，并且具有最佳动力学。

最后，需要使不互溶液体接触的方法和装置，所述方法和装置限制 了液体所受的加速作用并且仅需要有限数目的移动部件。

发明内容

本发明的一个目的是提供尤其符合这些要求的使两种不互溶液体接 触的方法和装置。

本发明的另一个目的是提供这样的方法和装置：所述方法和装置没 有现有技术的方法和装置的不足、缺陷、局限性和缺点，并且解决了现 有技术的方法和装置的问题。

根据本发明，通过使不互溶的第一和第二液体不经混合而接触的方 法来实现这些目的和其它目的，在所述方法中进行了下列连续步骤：

a)将第一液体置于包括壁的至少一个容器中，所述壁由与第一和第 二液体不反应的固体材料制成且具有一个或多个通孔，而且第一液体对 于壁的所述固体材料是非润湿性的；

b)将所述第一容器浸入一定体积的第二液体中以使第一液体与第 二液体在所述通孔的水平处接触；

c)使第一液体与第二液体继续接触足够长的时间以便在第一和第 二液体之间发生物质交换、传递；和

d)从所述一定体积的第二液体中取出所述第一容器。

优选的是，第一和第二液体的密度相似。

术语“相似密度”可在一般意义下理解为指第一和第二液体的两者 密度相差不超过10％、优选为不超过5％、进而更优选为不超过1％。