水相與一完全或部分不相溶的有機相密切接觸後，水相中的溶質轉入有機相，並在兩相中重新分配的過程。由於它能有效地從含量很低的鈾礦浸出液中分離、富集和提純原子能工業中應用的鈾，20世紀40年代開始迅速發展，在稀有金屬工業中也有應用。60年代中期，對銅具有高選擇性的羥基肟類萃取劑合成和應用後，成為濕法冶金中的一個重要方法。

　　分配比、萃取率和分離係數　物質M在水相和有機機相之間的重新分配服從能斯脫(Nernst)分配定律，即在一定溫度下：

Kd＝[M]

/[M]

[M]

、[M]

分別表示平衡時溶質在水相和有機相中的濃度，Kd為分配系數。當含有溶質的兩相溶液接近於理想溶液，且溶質在兩相中的分子狀態相同，溫度一定時，Kd為常數。

　　濕法冶金萃取過程常包含有金屬離子和萃取劑的絡合作用或化學反應。金屬離子在水相和在有機相的狀態往往不同，能斯脫定律不適用於這種萃取過程。實際上常用分配比來描述，即體系達到平衡後，金屬離子在有機相的總濃度和在水相的總濃度之比，以D表示：

D＝[

Me] /[ Me]

　　分配比由實驗測定，它不是常數，是隨水相的酸度和金屬離子的濃度、萃取劑的濃度和溫度等因素的改變而變化的。

　　萃取的完全程度用萃取百分數（萃取率）E來表示：

即

當V

/ V ＝1時，

式中V

、 V 分別表示萃取時有機相和水相的體積。

　　濕法冶金萃取過程常常涉及兩種或多種金屬的分離。兩種金屬的分離效果用分離系數β表示，即兩種金屬在同樣條件下的分配比的比值：

β＝Da/Db

Da、Db

分別表示金屬a和b的分配比。分離系數愈大，金屬的分離效果愈好。

　　萃取劑、稀釋劑、添加劑　濕法冶金使用的有機相常常由幾乎不溶於水的萃取劑、稀釋劑及添加劑組成。萃取劑能通過化學作用同水相中的金屬離子或金屬化合物結合成萃合物，並轉入有機相。稀釋劑的主要作用是改善萃取劑的物理性質（如粘度），增加萃取能力，並調節萃取劑的濃度。煤油是常用的稀釋劑。添加劑常用以增加萃合物在萃取劑中的溶解度，避免萃取時產生第三相。長鏈烷基醇常用作添加劑。在使用過程中，有機相必須能夠再生和反復使用，才有工業應用的價值。

　　常用的工業萃取劑有：①含氧萃取劑，醚、酮、酯、醇等類；②中性磷萃取劑，磷酸酯及膦酸酯類等；③酸性萃取劑，羧酸、磺酸和烷基磷酸等類；④胺類萃取劑，伯、仲、叔胺及季銨鹽等；⑤螯合萃取劑，羥基肟類、雙酮類和8-羥基喹啉的衍生物等。

　　萃取過程分類　按照萃取機理和萃取劑性能，濕法冶金常用的萃取過程可分為下列四類：

　　① 陽離子交換萃取 酸性和螯合萃取劑中的氫離子，同水相中的金屬陽離子相互交換，實現萃取。

　　② 離子對萃取 如胺類萃取劑以離子締合方式，或以締合離子對同水相中金屬的絡合陰離子交換萃取。後者也稱陰離子交換萃取。

　　③ 溶劑化萃取 含氧萃取劑和中性磷萃取劑等配位萃取金屬中性分子。

　　④ 協同萃取 同時使用兩種或兩種以上萃取劑時，被萃取金屬的分配比，顯著大於每一萃取劑在相同的濃度和條件下單獨使用時分配比之和。

　　溶劑萃取需要進行兩相的混合和澄清，有時在過程中會產生乳化或生成第三相而影響操作正常進行。乳化液是一個多相體系，當水相含膠狀微細顆粒、過量二氧化矽及其他雜質、萃取劑的降解以及過分劇烈攪拌混合等都可能引起乳化。當萃取劑和萃合物在稀釋劑中的溶解度不夠大以及生成兩種以上萃合物等情況下易產生第三相。實際過程中常需采取措施使操作正常進行。

　　多級串聯萃取　為瞭提高金屬的回收率和獲得純凈的產品，常采用多級串聯萃取。它接有機相與水相的接觸方式可以分為錯流萃取、逆流萃取、逆流加洗滌萃取和回流萃取等（圖1）。

　　萃取所需理論級數可用計算或作圖方法確定。

　　萃取在冶金中的應用實例　溶劑萃取在70年代末已廣泛用於鈾、稀土、銅、鎳、鈷等金屬的濕法冶金。以銅為例，圖2是1968年美國第一個采用萃取－電積生產銅的流程示意圖。露天銅礦堆浸液含銅1.8～2.4克/升，除去懸浮物，經熱交換器後溫度達26℃，進入萃取器。萃取用混合澄清器，有機相含 Lix-64N9.5％，三級萃取後，萃餘液含銅約0.4克/升，經回收夾帶的有機相後再返回堆浸。有機相載荷銅1.37克/升，用含銅30克/升、硫酸140克/升的電積尾液二級反萃取，反萃後得含銅34克/升溶液送去電積。每年約生產6000噸陰極銅。

　　萃取設備的設計　溶劑萃取包含金屬離子或化合物從一相到另一相的傳遞過程，所以界面性質和界面現象十分重要(見冶金過程動力學)。當設計萃取設備時，應該在不影響分相的情況下有盡可能高的傳質速度和盡可能小的設備。工業萃取設備主要有混合澄清器、篩板、轉盤或脈沖萃取塔以及離心萃取器等。

　　

參考書目

　Y.Marcus &A.S.Kertes，Ion Exchange and Solvent Extraction of Metal Complexes，Wiley-Inter-science，London，1969.

　G.M.Ritcey &A.W.Ashbrook，Sollent Extrac-tion;Principles and Applications to Process Metallurgy，Elsevier，Amsterdam，1979.