浸出液中聚丙烯酰胺對銅溶劑萃取的影響

湯啟明， 周述蓉， 劉 丹， 李 鳳， 陽啟華

(重慶康普化學工業(yè)股份有限公司， 重慶 長壽 401221)

浸出液中聚丙烯酰胺對銅溶劑萃取的影響

湯啟明， 周述蓉， 劉 丹， 李 鳳， 陽啟華

(重慶康普化學工業(yè)股份有限公司， 重慶 長壽 401221)

研究了銅浸出液中的聚丙烯酰胺對銅溶劑萃取的影響，發(fā)現(xiàn)浸出液中的聚丙烯酰胺會增加浸出液的粘度和萃余液中的有機相夾帶、降低萃取過程的分相速度和動力學性質。浸出液中聚丙烯酰胺濃度越高，對銅溶劑萃取的影響就越大。聚丙烯酰胺的影響隨其分子量和離子度的增加而增大。不同結構的聚丙烯酰胺對銅溶劑萃取的影響也不同。水相連續(xù)時聚丙烯酰胺對分相的影響比有機相連續(xù)時大。浸出液中聚丙烯酰胺的濃度小于0.01%(w/w)時，對銅溶劑萃取的影響很小。

絮凝劑； 聚丙烯酰胺； 銅； 溶劑萃取

現(xiàn)代銅濕法冶金采用“浸出- 萃取- 電積”工藝。浸出液經(jīng)過溶劑萃取將銅離子轉移到電積液中，電積液中的銅離子在陰極被還原成金屬銅。浸出液與萃取劑混合后，浸出液中的細微顆粒物會惡化分相性能。因此，在浸出液與浸出渣分離時，可以往浸出礦漿中加入絮凝劑使液固分離更加徹底。有機高分子絮凝劑由于用量少、絮凝效率高而被廣泛使用。袁城等[1]對陽離子聚丙烯酰胺在濕法煉銅中的應用進行了研究，發(fā)現(xiàn)在濕法煉銅浸出礦漿中加入800萬分子量的陽離子聚丙烯酰胺20 mg/L，沉降2 h絮凝效果最佳。如果絮凝劑用量太多，就會殘留在浸出液中，改變浸出液的物理性質，從而影響銅溶劑萃取的效果。蔣宇航等[2]等研究了X型絮凝劑對銅萃取分相速度的影響，結果顯示如果絮凝劑添加過量， 超過125 g/m3，分相時間明顯延長。為了濕法煉銅企業(yè)能夠正確選擇和使用聚丙烯酰胺絮凝劑，本文研究了浸出液中的聚丙烯酰胺對銅溶劑萃取的影響。

1 試驗原料

聚丙烯酰胺(PAM)的規(guī)格和來源如表1所示。模擬浸出液組成如表2所示。

表1 聚丙烯酰胺的規(guī)格和來源

銅萃取劑Mextral984H由重慶康普化學工業(yè)股份有限公司生產，稀釋劑采用重慶康普化學工業(yè)股份有限公司的DT- 100，電鍍專用硫酸銅來自金川集團銅鹽有限公司，含量≥98.0%。

2 試驗結果及討論

2.1 聚丙烯酰胺對浸出液物理性質的影響

測量各種模擬浸出液的粘度和表面張力，結果如圖1和圖2所示。

表2 模擬浸出液組成

圖1 殘留聚丙烯酰胺對浸出液粘度的影響

圖2 浸出液中聚丙烯酰胺對浸出液表面張力的影響

從圖1和圖2可以看出，浸出液中的聚丙烯酰胺對浸出液的表面張力影響不大，但是浸出液的粘度隨著聚丙烯酰胺濃度的增加而增加。聚丙烯酰胺的分子量越高，離子度越大，對浸出液粘度的影響越明顯。其中，陽離子聚丙烯酰胺對粘度的影響最大，陰離子聚丙烯酰胺對粘度的影響最小。

2.2 聚丙烯酰胺對萃余液夾帶有機相的影響

7 mL 15%(v/v)Mextral984H分別與5 mL模擬浸出液混合3 min，靜置，觀察萃余液中的夾帶情況(有機相連續(xù))。分相完畢后，再分別加入同種模擬浸出液5 mL，混合3 min，靜置，觀察萃余液中的夾帶情況(水相連續(xù))。

結果表明：浸出液中的聚丙烯酰胺會增加萃余液中的有機相夾帶，當聚丙烯酰胺濃度大于0.01%時，夾帶尤為明顯。與有機相連續(xù)相比，水相連續(xù)時聚丙烯酰胺對夾帶的影響更加明顯。萃余液中的有機相夾帶隨聚丙烯酰胺離子度的增加而增大。非離子聚丙烯酰胺對夾帶的影響與離子度較大的陽離子聚丙烯酰胺(CPAM55)相當，陰離子聚丙烯酰胺對夾帶的影響最小。隨著聚丙烯酰胺分子量的減小，其對萃余液中夾帶的影響明顯降低。

2.3 聚丙烯酰胺對Mextral984H萃取性能指標的影響

按照文獻[3]中使用的方法，在性能測試杯中先加入10%(v/v)Mextral984H 250 mL，啟動攪拌，調節(jié)轉速1 270 rpm。加入250 mL 4號模擬浸出液。加入一半開始計時，30 s時停攪拌，分別取有機相和水相10 mL，測定有機相和水相中的銅濃度。重啟攪拌，有機相和水相混合5 min后，停止攪拌，記錄分相時間，分別取有機相和水相10 mL，測定有機相和水相中的銅濃度，計算萃取等溫點和萃取動力學，詳見表3。

表3 浸出液中聚丙烯酰胺對Mextral984H萃取性能指標的影響

從表3可以看出，浸出液中的聚丙烯酰胺對Mextral984H萃銅性能指標的影響主要表現(xiàn)為延長分相時間。水相連續(xù)時聚丙烯酰胺對分相速度的影響較有機相連續(xù)大。不同分子結構的聚丙烯酰胺對分相速度的影響也存在差異。陽離子型聚丙烯酰胺對分相速度的影響最大，其次為陰離子型聚丙烯酰胺，非離子型聚丙烯酰胺對分相速度的影響最小。聚丙烯酰胺的離子度越高，對分相速度的影響越大。聚丙烯酰胺的分子量越小，對分相速度的影響就越小。陽離子和陰離子型聚丙烯酰胺對Mextral984H萃銅性能指標的影響還表現(xiàn)為降低萃取動力學性質。陰離子型聚丙烯酰胺對萃取動力學性質的影響較陽離子型聚丙烯酰胺大。聚丙烯酰胺的離子度越高，對萃取動力學性質的影響越明顯。

3 結論

(1)分子量較大的陽離子聚丙烯酰胺和非離子聚丙烯酰胺在浸出液中的濃度超過0.01%時，會明顯增加浸出液的粘度。陰離子聚丙烯酰胺和分子量較小的非離子聚丙烯酰胺對浸出液粘度的影響較小。

(2)浸出液中的聚丙烯酰胺會增加萃余液中的有機相夾帶，當聚丙烯酰胺濃度大于0.01%時，夾帶尤為顯著。有機相連續(xù)時萃余液中的夾帶要比水相連續(xù)時小很多。隨著聚丙烯酰胺分子量的減小，其對夾帶的影響明顯降低。

(3)浸出液中的聚丙烯酰胺還會延長分相時間。聚丙烯酰胺的濃度越高，對分相速度的影響越大。水相連續(xù)時聚丙烯酰胺對分相速度的影響較有機相連續(xù)大。不同的聚丙烯酰胺對分相的影響存在差異。

(4)浸出液中的陽離子和陰離子聚丙烯酰胺，會延長達到萃取平衡的時間，降低萃取過程的動力學性質。陰離子聚丙烯酰胺對萃取動力學性質的影響較陽離子型聚丙烯酰胺大。聚丙烯酰胺的離子度越高，對萃取動力學性質的影響越明顯。非離子聚丙烯酰胺對萃取動力學性質幾乎沒有影響。

[1] 袁城，黃萬撫，鄒蓮花. 陽離子聚丙烯酰胺在濕法煉銅中的應用研究[J]. 有色金屬科學與工程，2012，3(3)：40-42.

[2] 蔣宇航，王偉東，沈建中. 絮凝劑對銅萃取分相速度的影響[J]. 濕法冶金，2009，28(3)(Sum. 111)：170-172.

[3] R. Brantley Sudderth, Stephen M. Olafson, Philip L. Mattison, Michael J. Virnig. Low Viscosity Copper Solvent Extraction Reagent Formulation [P]. US：20040126291A1

Impact of polyacrylamide in PLS on the performance of copper solvent extraction

TANG Qi-ming, ZHOU Shu-rong, LIU Dan, LI Feng, YANG Qi-hua

The impact of polyacrylamide (PAM) in PLS on the performance of copper solvent extraction is studied. The results indicate that the viscosity of PLS and the organic entrainment in raffinate increase if PLS contains polyacrylamide. Meanwhile, slower phase disengagement and worse extraction kinetics are observed. The impact of polyacrylamide on extraction performance intensifies with the increasing of concentration of PAM，the molecule weight and ion exponent. When the PAM molecule structure changes, its effect on the performance of solvent extraction also different. The PAM effect on phase separation under aqueous continuous is bigger than that under organic continuous. The impact of PAM on copper solvent extraction will be very small if the PAM concentration in PLS is less than 0.01% (w/w).

flocculant; polyacrylamide; copper; solvent extraction

湯啟明(1967—)，男，重慶銅梁人，工程師，主要從事濕法冶金工作。

2016-- 06-- 01

TF811

B

1672-- 6103(2017)02-- 0069-- 03