專利名稱：一種提高水溶液中銅萃取效率的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于萃取分離技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種提高水溶液中銅萃取效率的方法。
背景技術(shù)：
銅是一種用途廣泛的金屬，其生產(chǎn)工藝主要分為火法冶煉和濕法冶煉兩種技術(shù)。到目前為止，火法冶煉技術(shù)約占總銅產(chǎn)量的80%，而濕法煉銅約占20%的銅產(chǎn)量?；鸱掋~是傳統(tǒng)的工藝，需要對(duì)開(kāi)采出來(lái)的銅礦石進(jìn)行選礦富集，同時(shí)需要配套龐大的硫酸生產(chǎn)系統(tǒng)，這在硫酸市場(chǎng)萎縮時(shí)是一個(gè)很大的制約問(wèn)題。濕法煉銅是20世紀(jì)60年代末期出現(xiàn)的煉銅技術(shù)，具有投資少、流程短等優(yōu)點(diǎn)，目前主要用于氧化礦、低品位銅礦和其它伴生含銅 資源的回收利用。近年來(lái)，關(guān)于采用濕法煉銅技術(shù)取代傳統(tǒng)火法冶煉始終是銅冶金領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)，而濕法煉銅技術(shù)存在的主要問(wèn)題之一就是浸出液中銅萃取率低下的問(wèn)題，尤其是采用濕法浸出銅精礦等高含銅物料時(shí)，浸出液中銅的濃度很高，一般在2(T60g/L左右，對(duì)這種高含銅溶液很難進(jìn)行高效率的萃取，因此萃余液會(huì)含有大量的銅，它們?cè)诜祷亟鲆簳r(shí)會(huì)影響原礦中銅的浸出。即使采用高相比(Vo/Va)和多級(jí)萃取能夠獲得勉強(qiáng)可以接受的萃取率，但這勢(shì)必會(huì)增加基建和運(yùn)行費(fèi)用。如科寧公司針對(duì)此類(lèi)研究的試驗(yàn)中，對(duì)高濃度含銅溶液的萃取進(jìn)行了較為全面的研究。對(duì)于含銅25. 2 g/1、pHl. 8的溶液，采用常用的羥肟類(lèi)萃取劑(例如常用的商用萃取劑LIX984、LIX973和LIX664等)進(jìn)行萃取時(shí)，采用3級(jí)逆流萃取工藝配置，相比為3. 3，有機(jī)相中萃取劑含量為35%，在有機(jī)相實(shí)際負(fù)載約為最高負(fù)載70%的條件下，萃余液中還殘留約I. 7g/L的銅，其萃取效率約為93%。這種多級(jí)萃取會(huì)使占地面積、設(shè)備投資、萃取劑和稀釋劑用量以及運(yùn)行成本大幅度提升。而對(duì)于濃度更高的含銅61.37g/l、pHl.8的溶液，采用常用的羥肟類(lèi)萃取劑(例如常用的商用萃取劑LIX984、LIX973和LIX664等)進(jìn)行萃取時(shí)，即使采用3級(jí)以上的逆流萃取工藝配置，相比為3，有機(jī)相中萃取含量為32%，在有機(jī)相實(shí)際負(fù)載約為最聞負(fù)載70%的條件下，萃余液中還會(huì)殘留約20g/L的銅，其萃取效率約為66%。這種高含銅濃度的萃余液返回浸出工序時(shí)必然會(huì)影響原礦中銅的浸出，因此很難在以浸出-萃取-電積為特征的濕法煉銅工藝中實(shí)際使用。為保證高的銅萃取率并降低萃取級(jí)數(shù)，就必須控制萃取原料液中的銅濃度和萃取過(guò)程中水溶液的PH值。如果采用中和控制酸度的方法會(huì)消耗試劑，并帶入雜質(zhì)，不利于后續(xù)工藝的浸出。而控制原料液中銅的濃度有兩種方法，一是降低浸出工序的礦漿濃度，直接產(chǎn)出含銅較低的浸出液，這樣會(huì)使浸出系統(tǒng)設(shè)備過(guò)于龐大，投資和操作運(yùn)行費(fèi)用會(huì)大幅上升；另一種方法是將高濃度的含銅浸出液用大量水進(jìn)行稀釋，使銅濃度降到約5g/L，此時(shí)可以保證較高的銅萃取效率，這種方法在含銅物料攪拌浸出液的萃取過(guò)程中已經(jīng)得到工業(yè)應(yīng)用，但其弊端在于萃取系統(tǒng)處理液量增大，萃取設(shè)備占地面積大、投資高，萃取劑和稀釋劑的占用量也成倍上升
發(fā)明內(nèi)容

為了解決高濃度銅溶液中銅的萃取問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種在檸檬酸根緩沖劑存在條件下從高銅濃度溶液中萃取銅的新方法，具體包括以下步驟
(1)在強(qiáng)酸體系含銅溶液中加入與銅摩爾數(shù)相當(dāng)?shù)臋幟仕猁}或在檸檬酸銅溶液體系中加入中和試劑，將溶液pH調(diào)整到I. 5^5 ；
(2)根據(jù)水溶液中的銅離子濃度和所用肟類(lèi)萃取劑的最大負(fù)載量，按照最大負(fù)載量的75%作為實(shí)際負(fù)載銅量，計(jì)算出單位體積水溶液中銅完全萃取所需萃取劑的體積，并根據(jù)銅離子濃度和萃取劑粘度的不同，將肟類(lèi)萃取劑用煤油稀釋成濃度為5 70%的有機(jī)相；
(3)將上述有機(jī)相與含銅溶液混合，攪拌萃取，萃取時(shí)間為5min。其中，步驟(I)中所述的強(qiáng)酸為硫酸、鹽酸或硝酸；
步驟(I)中所述的檸檬酸鹽為檸檬酸銨、檸檬酸鈣、檸檬酸鈉或其它含有檸檬酸根的鹽
類(lèi)；
步驟(I)中所述的中和試劑為無(wú)機(jī)堿或有機(jī)堿；
步驟(2)中所述的肟類(lèi)萃取劑為含有酮肟或醛肟的萃取劑；
步驟(2)中所述的有機(jī)相與水相的比例根據(jù)水溶液中銅濃度計(jì)算確定，按照最大負(fù)載量的709Γ75%算出完全萃取銅所需的相比，計(jì)算方法如下
設(shè)水溶液中銅濃度為[Cu]a，有機(jī)相中萃取劑的濃度為M(體積百分?jǐn)?shù))，濃度10%的萃取劑最大負(fù)載銅量為L(zhǎng)m，完全萃取水溶液中銅所需的相比R=Vo/Va，則R={10X [Cu]a}/{LmXMXO. 70 0· 75}。在檸檬酸鹽緩沖萃取過(guò)程中，也可以通過(guò)提高萃取級(jí)數(shù)將相比降低，在增加級(jí)數(shù)的時(shí)候降低單級(jí)萃取設(shè)備的規(guī)模，從而在保持高萃取效率的前提下，使負(fù)載有機(jī)相中的銅含量更高，增加萃取的凈傳遞量。本發(fā)明的有益效果在于
I、采用檸檬酸鹽作為緩沖劑，萃取過(guò)程中在水相產(chǎn)出的酸會(huì)被檸檬酸根緩沖，降低溶液中氫離子的活度，從而有利于銅的持續(xù)萃取，對(duì)于含銅2(T40g/L的水溶液，只需一級(jí)萃取，就可以使銅的萃取率達(dá)到95%以上。2、緩沖劑檸檬酸根對(duì)水溶液的性質(zhì)影響較小，返回浸出液時(shí)對(duì)含銅物料中銅浸出率的不利影響不大。3、由于銅萃取效率高，萃取級(jí)數(shù)減少，實(shí)際使用時(shí)會(huì)極大地降低設(shè)備投資、萃取劑用量、占地面積和運(yùn)行維護(hù)成本。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施例I
所處理的鹽酸體系含銅溶液成分和性質(zhì)如下含34. 38g/L Cu、1.26g/L Co,79. 30g/LZn,8. 50 g/L Cd，加入檸檬酸鈉 237.8g/L，pH=2.45。按30%LIX622N_煤油萃取銅的有效負(fù)載率為理論量的75%計(jì)算相比在本例中[Cu] a =34. 38g/l，濃度10%的LIX622N-煤油有機(jī)相最大負(fù)載銅量Lm =5. 9g/l，有機(jī)相中萃取劑的體積百分?jǐn)?shù)M=30，則用30%的LIX622N-煤油有機(jī)相完全萃取水溶液中的銅所需的相比 R= {10X [Cu]a}/{LmXMXO. 75} = {10X34. 38}/{5. 9X30XO. 75} =2. 59，因此，取實(shí)際相比為2. 6。將30%LIX622-煤油有機(jī)相與含銅溶液按計(jì)算所得的相比2. 6加入到分液漏斗中，室溫振蕩5min后靜置，等有機(jī)相與水相徹底分離后，放出水相，分析水相中銅的含量，并計(jì)算銅的萃取率。結(jié)果見(jiàn)表I:
表I
權(quán)利要求
1.一種提高水溶液中銅萃取效率的方法，其特征在于包括以下步驟 (1)在強(qiáng)酸體系含銅溶液中加入與銅摩爾數(shù)相當(dāng)?shù)臋幟仕猁}或在檸檬酸銅溶液體系中加入中和試劑，將溶液pH調(diào)整到I. 5^5 ； (2)根據(jù)水溶液中的銅離子濃度和所用肟類(lèi)萃取劑的最大負(fù)載量，按照最大負(fù)載量的75%作為實(shí)際負(fù)載銅量，計(jì)算出單位體積水溶液中銅完全萃取所需萃取劑的體積，并根據(jù)銅離子濃度和萃取劑粘度的不同，將肟類(lèi)萃取劑用煤油稀釋成濃度為5 70%的有機(jī)相； (3)將上述有機(jī)相與含銅溶液混合，攪拌萃取，萃取時(shí)間為5min。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種提高水溶液中銅萃取效率的方法，其特征在于步驟(I)中所述的強(qiáng)酸為硫酸、鹽酸或硝酸。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種提高水溶液中銅萃取效率的方法，其特征在于步驟(I)中所述的檸檬酸鹽為檸檬酸銨、檸檬酸鈣、檸檬酸鈉或其它含有檸檬酸根的鹽類(lèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種提高水溶液中銅萃取效率的方法，其特征在于步驟(I)中所述的中和試劑為無(wú)機(jī)堿或有機(jī)堿。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種提高水溶液中銅萃取效率的方法，其特征在于步驟(2)中所述的肟類(lèi)萃取劑為含有酮肟或醛肟的萃取劑。
全文摘要
本發(fā)明屬于萃取分離技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種提高水溶液中銅萃取效率的方法，具體操作為在強(qiáng)酸體系含銅溶液中加入與銅摩爾數(shù)相當(dāng)?shù)臋幟仕猁}或在檸檬酸銅溶液體系中加入中和試劑，將溶液pH調(diào)整到1.5~5；根據(jù)水溶液中銅濃度的不同，將肟類(lèi)萃取劑用煤油配制成所需有機(jī)相；有機(jī)相與含銅溶液混合攪拌萃取，實(shí)現(xiàn)銅的高效萃取。本發(fā)明采用檸檬酸鹽作為pH緩沖劑，萃取過(guò)程中在水相產(chǎn)出的酸會(huì)被檸檬酸根緩沖，降低溶液中氫離子的活度，從而有利于銅的持續(xù)萃取，且由于銅萃取效率高，萃取級(jí)數(shù)減少，實(shí)際使用時(shí)會(huì)極大地降低設(shè)備投資、占地面積和運(yùn)行維護(hù)成本。
文檔編號(hào)C22B3/30GK102864306SQ201210366410
公開(kāi)日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2012年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月26日
發(fā)明者路殿坤, 金哲男, 涂贛峰, 高波, 史利芳 申請(qǐng)人:東北大學(xué)