李 建,徐志剛,鄒 潛,湯啟明,王朝華
(重慶康普化學(xué)工業(yè)有限公司,重慶 401221)
隨著銅需求的日益增長(zhǎng)及高品位礦石的日漸枯竭,對(duì)一些低品位銅礦、浮選尾礦、表外礦的開發(fā)利用成為關(guān)注的焦點(diǎn)[1]。濕法冶金工藝生產(chǎn)成本低、設(shè)備投資小且環(huán)境友好,已成為金屬回收領(lǐng)域的重要手段[2]。在濕法處理含銅物料時(shí),浸出—萃取—電積工藝為主流工藝,而廉價(jià)高效的萃取劑和先進(jìn)的萃取技術(shù)是該工藝得以實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵[3]。重慶康普化學(xué)工業(yè)有限公司自主研發(fā)的Mextral系列金屬萃取劑,目前已廣泛應(yīng)用于各種含銅料液的萃取與分離[4-5]。
試驗(yàn)所用Mextral系列金屬萃取劑包括Mextral○R973H、Mextral○R984H、Mextral○R5640H、Mextral○R622H,稀釋劑為 Mextral○RDT100。試驗(yàn)所用含銅料液由某濕法煉銅企業(yè)提供,具體成分見表1。
表1 料液中主要化學(xué)成分的質(zhì)量濃度 g/L
試驗(yàn)所用儀器有康氏振蕩器(上海福瑪實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司)、雷磁PHS-3C型pH計(jì)(上海精科儀器廠)、756MC紫外可見分光光度計(jì)(上海菁華科技儀器有限公司)、9602B型原子吸收分光光度計(jì)(沈陽(yáng)華光精密儀器有限公司)。
1.2.1 萃取劑的選擇
萃?。簩extral系列萃取劑分別與稀釋劑配制成體積分?jǐn)?shù)為25%的有機(jī)相L0,并按相比Vo/Va=2/1與含銅料液PLS混合,振蕩3min,靜置分相并觀察分相情況(包括絮凝物和夾帶產(chǎn)生情況),分液后得萃余液R1和負(fù)載有機(jī)相L1。將負(fù)載有機(jī)相L1和含銅料液PLS按相比Vo/Va=2/1混合,振蕩3min,靜置分相并觀察分相情況,分液后得萃余液R2和負(fù)載有機(jī)相L2。測(cè)定萃余液R1、R2和負(fù)載有機(jī)相L1、L2中的銅離子質(zhì)量濃度,計(jì)算銅萃取率。
反萃?。簩⒇?fù)載有機(jī)相L2與反萃取水相LE(銅質(zhì)量濃度35.17g/L,硫酸質(zhì)量濃度180g/L)按相比Vo/Va=1/1混合,振蕩混合后,靜置分相并觀察分相情況,分液后得反萃取液RE和再生有機(jī)相L3。
1.2.2 萃取工藝流程
先制備再生有機(jī)相(經(jīng)2次萃取—反萃取循環(huán)后所得貧有機(jī)相),然后按一定相比將再生有機(jī)相和含銅料液混合振蕩3min,靜置分相后得萃余液和負(fù)載有機(jī)相。萃余液進(jìn)入下一工序,有機(jī)相進(jìn)入前一工序,如此進(jìn)行E1、E2和E3共3級(jí)逆流萃取。E1級(jí)出口的負(fù)載有機(jī)相用洗水(銅質(zhì)量濃度1g/L,硫酸質(zhì)量濃度10g/L)進(jìn)行2級(jí)逆流洗滌,洗滌后用貧銅溶液(銅質(zhì)量濃度35.17g/L,硫酸質(zhì)量濃度180g/L)進(jìn)行3級(jí)逆流反萃取,得富銅溶液和再生有機(jī)相。萃取工藝流程如圖1所示。
圖1 萃取—洗滌—反萃取工藝流程
反萃取液中銅離子質(zhì)量濃度采用EDTA滴定法測(cè)定,萃余液中銅離子質(zhì)量濃度采用2,9-二甲基-1,10-菲啰啉分光光度法測(cè)定[6]。
萃取條件:萃取劑體積分?jǐn)?shù)25%,相比Vo/Va=2/1,萃取試驗(yàn)在室溫下進(jìn)行,混合時(shí)間3 min;反萃取相比Vo/Va=1/1,混合時(shí)間3min。試驗(yàn)結(jié)果見表2、3。
從表2看出:4種萃取劑在萃取和反萃取過(guò)程中均無(wú)絮凝物和夾帶產(chǎn)生,且分相速度均較快,都在50s以內(nèi),其中Mextral○R973H在萃取和反萃取時(shí)分相速度最快,Mextral○R5640H次之。綜合來(lái)看,Mextral○R973H的分相效果最好。
從表3看出:用Mextral○R973H作萃取劑,經(jīng)過(guò)2級(jí)萃取和反萃取,萃余液R1和R2中銅離子質(zhì)量濃度最低,負(fù)載有機(jī)相L1和L2中銅離子質(zhì)量濃度最高,而反萃取液中銅離子質(zhì)量濃度也最高,說(shuō)明 Mextral○R973H萃取能力最強(qiáng),銅凈轉(zhuǎn)移量最大。因此,下面試驗(yàn)均選擇 Mextral○R973H作萃取劑。
表2 4種萃取劑的分相性能比較
表3 4種萃取劑的萃取能力比較 g/L
有機(jī)相體積分?jǐn)?shù)太高不利于分相,也會(huì)使夾帶損失增多。不同工藝條件下 Mextral○R973H萃取銅的試驗(yàn)結(jié)果見表4。
從表4可以看出,隨萃取劑體積分?jǐn)?shù)和萃取相比增大,萃余液中銅質(zhì)量濃度降低。用洗滌液稀釋含銅料液可以進(jìn)一步降低萃余液中銅質(zhì)量濃度。適宜萃取條件為:萃取劑體積分?jǐn)?shù)為25%,萃取相比Vo/Va為4/1,稀釋倍數(shù)為1倍,反萃取相比Vo/Va為1.6/1。此條件下,萃余液中銅質(zhì)量濃度可降至0.2g/L左右,銅萃取率高達(dá)99.22%,富銅液銅質(zhì)量濃度達(dá)45g/L,達(dá)到銅電積要求。
表4 不同工藝條件下Mextral○R 973H萃取劑3級(jí)逆流萃取銅的試驗(yàn)結(jié)果
Mextral系列萃取劑可用于從某含銅料液中萃取銅,其中萃取效果最好的為Mextral○R973H。以Mextral○R973H為萃取劑,經(jīng)過(guò)3級(jí)逆流萃取,萃余液中銅質(zhì)量濃度可降至0.2g/L左右,銅萃取率達(dá)99.22%;反萃取后,富銅液中銅質(zhì)量濃度達(dá)45g/L,滿足電積工藝要求。Mextral○R973H具有萃取效率高、選擇性高等優(yōu)點(diǎn),可用于從含銅料液中高效萃取分離銅。Mextral系列金屬萃取劑目前已規(guī)?;a(chǎn),價(jià)格較進(jìn)口產(chǎn)品有較大優(yōu)勢(shì),可以推廣應(yīng)用。
[1]侯新剛,哈敏,薛彩紅.用溶劑萃取法銅鐵分離的研究[J].甘肅科技,2008,24(4):37-39.
[2]胡學(xué)軍,高亮.萃取技術(shù)處理低品位銅礦的設(shè)計(jì)實(shí)踐[J].有色金屬設(shè)計(jì),2005,24(3):33-36.
[3]鄭華均,鄭云朋.銅萃取的研究進(jìn)展[J].浙江化工,2009,40(5):19-22.
[4]徐志剛,鄒潛,湯啟明.金屬萃取劑Mextral○R84H萃取銅的性能研究[J].濕法冶金,2012,31(4):1-4.
[5]湯啟明,徐志剛,李建,等.金屬萃取劑 Mextral○RCLX-50的合成和萃取銅的性能研究[J].濕法冶金,2013,32(3):181-183.
[6]GB7473—1987.中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn):水質(zhì)銅的測(cè)定:2,9-二甲基1,10-菲啰啉分光光度法[S].