云南某氧化铜矿氨浸液萃取工艺.pdf

有色金属 冶炼部分2 0 1 1 年7 期 3 D O I 1 0 ．3 9 6 9 r ／j ．i s s n ．1 0 0 7 7 5 4 5 ．2 0 11 ．0 7 ．0 0 1 云南某氧化铜矿氨浸液萃取工艺 马彩雯，周庆华 昆明理工大学国土资源工程学院，昆明6 5 0 0 9 3 摘要以云南某氧化铜矿的氨浸液作为萃取原液，研究萃取一洗涤一反萃过程。用M c C a b e - T h i e l e 等温 线法，推算二级萃取和一级反萃过程中各产物含铜浓度的变化。采用分流萃取的工艺，可以避免返回使 用的萃余液被稀释。对含氨量测定表明，氨浸一萃取体系的氨挥发量和水膨胀均可控制。 关键词冶金技术；氧化铜矿；溶剂萃取；氨浸液；M c C a b e - T h i e l e 等温线；分流萃取 中图分类号T F 8 1 1 ；T F 8 0 4 ．2文献标识码A文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 1 1 0 7 0 0 0 3 0 4 C o p p e rE x t r a c t i o nT e c h n o l o g yf r o mA m m o n i aL e a c h i n g S o lu t i o no f0 x i d i z e d0 r ei nYu n n a n M AC a i w e n 。Z H O UQ i n g h u a F a c u l t yo fR e s o u r c eE n g i n e e r i n g 。K u n m i n gU n i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y 。K u n m i n g6 5 0 0 9 3 ，C h i n a A b s t r a c t W i t ht h ea m m o n i a cl e a c h i n gs o l u t i o no fc o p p e ro x i d i z e dorei nY u n n a na st h ep r e g n a n ts o l u t i o n ， t h ep r o c e s so ft h ee x t r a c t i o n w a s h i n g s t r i p p i n gi si n v e s t i g a t e d ．T h ev a l u ec h a n g e so fc o p p e rc o n t c n ti n e v e r yp r o d u c to ft w o - - s t a g e se x t r a c t i o na n do n e - s t a g es t r i pa r ec a l c u l a t e db yu s i n gt h em e t h o do fM c C a b e - T h i e l eI s o t h e r m ．W i t ht h et e c h n o l o g yo fs p l i t c i r c u i te x t r a c t i o n ，t h ed i l u t i n go ft h er e t u r n e dr a f f i n a t ecan b ea v o i d e d ．T h r o u g ht h ed e t e r m i n a t i o no fa m m o n i ac o n t e n t ，i ti sp r o v e dt h a tt h ev o l a t i l em a t t e rc o n t e n to f t h ea m m o n i aa n dt h ew a t e r _ e x p a n s i o nc a nb ec o n t r o l l e d ． K e yw o r d s m e t a l l u r g i c a lt e c h n o l o g y ；o x i d a t i o nc o p p e ro r e ；s o l v e n te x t r a c t i o n ；a m m o n i a cl e a c h i n gs o l u t i o n ；M c C a b e T h i e l ei s o t h e r m ；s p l i t c i r c u i te x t r a c t i o n 云南某地的氧化铜矿石氧化率高、结合率较高、 钙镁脉石矿物含量高以及褐铁矿矿泥含量高。试验 研究表明[ 1 ] ，褐铁矿矿泥会严重干扰氧化铜矿的硫 化浮选，造成分选指标极低。若用酸浸法，钙镁脉石 矿物会消耗大量的硫酸，这两种方法均不宜采用。 为此，参照某成功的先例E z ] ，采用了“氨浸一萃取一 电积”工艺来处理。氨浸试验表明[ 1J ，仅靠单段氨 浸，在常温常压下强化其工艺条件不足以较大幅度 提高铜浸出率，因此考虑到一段浸出后浸渣本来需 洗涤后固液分离，在同样需要固液分离的条件下，改 一段洗涤为二段氨浸，由此提高了铜的浸出率。 从氨性溶液中萃取铜，铜的萃取率会因为氨的 影响而下降，可供选择的萃取剂种类不多[ 3 - 4 ] ，考虑 到萃取剂的供货条件，试验选用L i x 8 4 - I 作萃取剂。 针对一段浸出液与二段浸出液及洗涤液中，含 铜量和含氨量均不相同。为此提出分流萃取的工艺 流程，开展试验并确定萃取过程的其他工艺参数。 1试验方法 1 ．1 试验原料 试验用萃原液％会南某地氧化铜矿第一段氨浸 液。有机相由1 2 ％的I A x 8 4 一I 和2 6 0 4 溶剂油配成。 洗涤试验选用硫酸和蒸馏水配成不同p H 值的酸液 作为洗涤水相。反萃试验选用分析纯硫酸铜、硫酸 作者简介马彩雯 1 9 8 6 一 ，女。河南栾川县人，硕士。主要从事选冶联合流程等方面的研究。 联系人周庆华，男，副教授．博士，主要从事选矿、资源综合利用、选矿厂设汁等教学和科研工作。 万方数据 4 有色金属 冶炼部分 2 0 1 1 年7 期 和蒸馏水配成含铜3 5g ／L ，含硫酸2 0 0g ／L 的液体 作为反萃水相，以模拟生产实际中的电积贫液。萃 取、洗涤、反萃试验均在2 5 0m L 分液漏斗中进行。 1 ．2 试验过程 萃取一反萃流程拟按2 E 1 E P 1 W 1 S 配 置，即2 级串联萃取、1 级分流萃取、1 级洗涤，1 级 反萃，流程如图1 所示。 图1 萃取一反萃试验流程 F i g ．1 F i o w s h e e to fe x t r a c t i o n - s t r i p p i n ge x p e r i m e n t 先做第一段萃原液的萃取试验，以验证计算的 工艺参数和设定的二级串联萃取流程能否达到指标 要求，再按有机相的走向，依次进行洗涤、反萃试验， 以确定这些后阶段的工艺参数。 从与串联萃取的料流对比来看分流萃取的料 流，其水相萃原液的含铜量更低，有机相的负载铜量 更少。因此，不需做小型试验，就可以推断出二段氨 浸液经分流萃取后，可以使得其萃余液的含铜量更 量已由串联萃取确定，水相流量亦由二段浸出液及 洗矿液来确定，两相的相比可计算出来。 2 试验结果与讨论 2 ．1 萃取 测定相比对铜萃取率的影响，物料为含铜 3 ．9 8g ／L 的萃原液和有机相，温度2 0 ℃，振荡时间 为5r a i n ，静置时间为1 0r a i n ，使有机相与水相分 低。至于分流萃取的相比问题，可以看到，有机相流层，之后分离。萃取试验结果如表l 所示。 表l 萃取试验数据 T a b l e1D a t ao fe x t r a c t i o ne x p e r i m e n t 以萃取后的负载有机相含铜浓度为横坐标，萃 取后的水相含铜 即萃余液 浓度为纵坐标，将表1 中不同相比条件下的数据标示在坐标点上，将各个 点用A u t o C A D 精确绘制成曲线，即成为萃取M c - C a b e - T h i e l e 等温线，曲线如图2 所示。 虽然从表1 可知，对于含铜浓度为3 ．9 8g ／L 的氨浸出液，用1 2 ％萃取剂以相比O ／A 1 ／1 ，一级 萃取即可使萃余液含铜浓度达到0 ．0 0 1g ／L 。然 而，试验用的萃前有机相为空载的，与生产情况相差 悬殊，不能由此说明生产上萃取级数和萃余液含铜 浓度的大小，生产情况可从萃取M c C a b e - T h i e l e 等 温线上作图来说明。 从图2 a 来看，设定萃前有机相的含铜浓度为 经反萃的有机相含铜量，从反萃试验中可知反萃后 有机相含铜浓度为0 ．7 8 5g ／L ，可知必需两级萃取， 才可产出含铜很低的萃余液。 从图2 b 来看，设定萃前有机相的含铜浓度为 先经反萃再经分流萃取的有机相含铜量，由反萃与 分流萃取加和，可知萃前有机相含铜浓度为 1 ．3 8 5g ／L 。图中有两个三角形，说明萃取级数有两 级已够。图中反映出两级萃取过程中各级萃取的情 况，以及各级萃余液的含铜浓度。 用蒸馏一硫酸滴定法测氨含量，测得萃原液含 氨3 9 ．4 8g ／L ，而氨配入量约为4 2 ．5g ／L 为按摩尔 浓度的计算值，为未标定值 ，使用滤纸过滤，时间 长，氨在过滤的过程中会有损耗，而结合生产实际， 整体氨的挥发损失还是少的，这部分含氨液在工业 生产中可返回循环使用，减少氨耗，节约成本。 2 ．2 负载有机相洗涤 在前面的萃取试验中测得O ／A 1 ／1 时，负载 万方数据 有色金属 冶炼部分 2 0 1 1 年7 期 5 ， j ● 曲 幕 把 暮 ； 迁 籁 g 讧激条件有机棚为1 2 呒f ．i x 8 4 - [ a 栅阻舨黼Ⅱ蕊锄澍饿 彻有机嘴勰缓榴嘴“ 图2 萃取M c C a b e - T h i e l e 等温线图 F i g ．2 M c C a b e - T h i e l ei s o t h e r mo fe x t r a c t i o n 有机相含氨为0 ．4 8g ／L 。这部分氨会在反萃时随铜 进入反萃液，从而在电积系统中累积，呈C u S 0 4 N H 。 。S O 。6 H O 复盐析出，影响电铜质量。因 此，要对负载有机相进行洗涤。 用蒸馏水和硫酸调出p H 值分别为4 ，5 ，6 的洗 水原液，对有机相原液按照相比为0 ／A 2 ／] 进行 洗涤。洗涤混合时间为5m i n ，静止放置1 0m i n ，使 有机相与水相分层。试验数据如表2 所示。 表2 负载有机相洗涤试验结果 T a b l e2D a t ao fw a s h i n ge x p e r i m e n t 试验过程中发现，当p H ≥4 时，在分相的相界 面间无乳化现象，而当p H 一3 时，在分相的相界面 间会产生大约0 ．2m m 左右的乳化层，经过1 ．5m i n 后才会消失，因此不宜在p H 一3 处进行洗涤。 根据试验现象和结果知，在洗涤时p H 为4 ～ 5 、相比为2 的条件下，可洗去约7 5 ％～8 4 ％的氨， 而铜的洗脱率均低于0 ．0 0 2 ％，这样的洗氨水可以 外排，便于缓解体系的水膨胀。 2 ．3反萃 反萃试验有机相为洗涤后的负载有机相，水相 为含铜3 5 ．4 2g ／L 、含硫酸2 0 0g ／L 的配制溶液。 试验在2 5 0m L 分液漏斗中进行，温度2 0 ℃，振荡 时间5m i n ，静置时间i 0m i n ，使有机相与水相分 层，之后分离。在不同相比条件下，试验结果如表3 所示。 表3 反萃试验数据 T a b l e3D a t ao fs t r i p p i n ge x p e r i m e n t 反葶相比O ／A 4 ／12 ／1 1 ／11 ／21 ／41 ／l O 以反萃后的有机相含铜浓度为横坐标，反萃后 的水相含铜浓度为纵坐标，将表3 中不同相比条件 下的数据标示在坐标点上，将各个点用A u t o C A D 精确绘制成曲线，即成反萃的M c C a b e - T h i e l e 等温 线，如图3 所示。 从图3 a 图看出相比O ／A 一2 时一级反萃前 后各产物的含铜浓度变化情况。对图中改变S ．E ．， L ．O ．，S ．E ．，P ．E ．和0 ／A 的某个值，可以得到不 同的操作条件。譬如在图3 b 图中，L ．O ．和S ．E ． 这两个含铜浓度值不变，增大相比，使O ／A 一3 ，得 到了不同的操作线。对比图3 a 与图3 b 可知，将 相比由O ／A 2 改为O ／A 3 ，就可以使水相富液 的含铜浓度由4 1 ．8 3g ／L 升为4 4 ．6 6g ／L ，但不利 之处是反萃后有机相的含铜浓度会由0 ．7 8 5g ／i 。相 应升为0 ．9 1g ／L 。 ， 二j ● 曲 魁 蜓 罪 也 毫 芒 位 糖 堪 ．图中L O ．为反葶前有饥柑含铺i渲 5厘为电税贫液禽钢P 农度 s ．0 为反葶后有讥柑撇度 II E 为电积宿液含铜浓度 | ．B P E - - 4 4 ．6 6 B蔗P ．E ． 4 l ，f l lA 3’ |彳 茎／童 萎／蒌 ／／S ．E ．≤{ 5 ．4 ．2j／ S ．E ． 3 5 ．4 2 。 C 。 C 反苹后有机相禽铜浓度， g L - ， a 斜线表示O ／A 2 ／I 的操作线 反幕后有机相舍铜浓度， g L - 1 b 斜线表示O ／A - - 3 ／I 的操作线 图3 反萃M c C a b e - T h i e l e 等温线图 F i g ．3M c C a b e - T h i e l ei s o t h e r mo fs t r i p p i n g 下转第1 1 页，C o n t i n u e do nP 1 1 万方数据 有色金属 冶炼部分 2 0 1 1 年7 期 1 1 参考文献 [ 1 3 王恭民．我国铜工业发展面临的问题与对策[ J ] ．地质 与勘探，2 0 0 3 ，3 9 2 7 4 7 6 ． F z ] 王红鹰，郑伟．铜的浸出一萃取一电积工艺及萃取剂 [ J ] ．湿法冶金，2 0 0 2 ，2 1 1 ；5 - 9 ． [ 3 ] 雷吟春，刘云派，朱传华．工业用铜萃取剂研制的新进 展[ J ] ．湖南有色金属，2 0 0 8 。2 4 2 4 1 4 5 ． [ 4 ] 裴世红，谢瑞丽，金猛，等．湿法炼铜常用的铜萃取 剂[ J ] ．当代化工，2 0 0 9 ，3 8 1 7 8 8 2 ． [ 5 3 陈海群，张跃，陈群．壬基酚合成方法述评[ J ] ．江 苏化工，1 9 9 7 ，2 5 5 1 3 1 6 ． [ 6 ] 张文昕，张洪雷，董世兴．壬基酚生产工艺条件研究 [ J ] ．精细化工，2 0 0 0 ，1 7 9 5 0 3 5 0 4 ． [ 7 ] 王庆，钟思智，王斌，等．壬基酚合成工艺的研究 [ J ] ．合成材料老化与应用，2 0 0 7 ，3 6 4 1 7 - 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