离子交换法处理铜矿浸出渗透液的研究.pdf

有色金属 冶炼部分 2 0 0 6 年1 期 离子交换法处理铜矿浸出渗透液的研究 陈庆根曾青云 江西理工大学材料与化学工程学院，赣州3 4 1 0 0 0 摘要研究了不同种树脂、树脂的高度、吸附时间以及吸附流速对铜矿浸出渗透液的吸附能力。同时考 查了解吸荆的浓度，以及解吸剂的流速对解吸效果的影响，结果表明采用1 1 6 * 2 4 树脂回收铜是可行 的。 关键词离子交换；铜；回收 中圈分类号T F 8 0 4 ．3文献标识码A文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 0 6 0 1 0 0 2 0 0 3 S t u d yo nT r e a t m e n to fL e a c h e dS o l u t i o n o fC o p p e rO r e sw i t hI o n - e x c h a n g e C H E NQ i r , g g e n ，Z E N GQ i n gy u n S c h ∞lo fC h e m i s t r y ＆M a l e r i a lE n g i n e e r i n g ．J m n g x iU n i v e r s i t y o fS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y ，G a n z h o u3 4 1 0 0 0 ，C h i n a A b s t r a c t D i f f e r e n tt y p eo fi o ne x c h a n g er e s i n ，h e i g h to fr e s i n ，a b s o r p t i v et i m ea n da b s o r p t i v es t r i p p i n gr a t ef o r c o p p e rf r o mt h el e a c ho s m o s i ss o l u t i o no fc o p p e ro F e sa r es t u d i e d T h er e s u l t ss h o wt h a tt h er a t eo fr e c o v e r i n g c o p p e ri si n f l u e n c e db ys o m ef a c t o r ss u c ha sd e n s i t yo fs t r i p p a n ta n ds t r i p p a n tr a t e ．I ti sa l s op r o v e dt h a ti ti sf e a s l b t e1 0r e c o v e rc o p p e rb yt h et y p eo f1 1 6 * 2 4r e s i n ． K e y w o r d s I o n e x c h a n g e ；C o p p e r ；R e c o v e r 从铜浸出液中提取铜的主导技术已从最早的铁 屑置换产出海绵铜工艺发展成为萃取一电沉积工艺 产出高纯度的电解铜。随着湿法冶金原料范围的日 益扩大，用来浸出的物料中铜品位有不断降低，随之 浸出液含铜量也越来越低的发展趋势⋯。由于萃 取技术一般要求浸出液含铜 1 ．0g ／L ，因此开发一 种能够处理浸出液含铜 1 ．0g e L 的工艺有着广泛 的应用价值。而能从贫铜液中提取铜的技术还有离 子交换、液膜萃取、电渗析、反渗透等，其中离子交换 技术相对成熟【2 J ，其他几种技术与湿法炼铜大工业 生产距离还较远。因此本文主要研究了的离子交换 树脂对贫铜液中铜的吸附能力，同时考察了吸附速 度和解吸速度、以及解吸剂浓度等因素对回收铜的 影响。 作者简介陈庆根 1 9 7 9 一 ，男，扛西省蛱江县人．硕士研究生 l 试验原料及试验方法 1 ．1 试验原料 铜矿浸出渗透液C u ”0 ．2 5g e L ，p H 3 ．0 ；硫 酸 分析纯 ；树脂0 0 1 * 7 ；D 7 5 1 ；i 1 6 * 2 4 ；D 1 1 4 。 1 ．2 试验方法 首先将树脂预处理，然后将料液以恒定的速率 通过离子交换柱进行交换，待平衡后，用硫酸解吸， 最后用清水反洗。 2 试验结果及讨论 2 ．1 树脂的选择 量取5n 1 L 上述四种已经经过预处理的树脂，分 别加入体积为5 0 0m L 铜离子浓度为5g ／I ，的料液 中，采用电磁搅拌8h ，使其达到平衡，分析平衡溶液 万方数据 有色金属 冶炼部分 2 0 0 6 年1 期 2 1 中铜离子的浓度，固液分离后，将树脂自然晾干，称量 树脂干重，然后计算树脂的饱和吸附容量。试验结果 见表1 。可以发现，1 1 6 * 2 4 的吸附饱和容量最大，因 此下面的试验均采用1 1 6 * 2 4 树脂作为试验材料。 表1T h es a t u r a t i o na b s o r p t i v ec a p a c i t yo fr e s i n ／ m g g 一1 2 ．2 树脂床层高度对操作交换容量的影响 交换液浓度、流速和温度恒定，交换柱的直径为 1 5m i t t ，变换树脂层高度，穿透铜离子浓度控制在小 于1m g ／I 。，试验结果见如图1 所示。 J E E ≤ 妊 嚣 已 矧 料层高腰／m m 图1 树脂高度对操作容量的影响 F i g ．I T h ei n f l u e n c eo fh e i g h to fr e s i n s o no p e r a t i v ec a p a c i t y 从图1 发现，在树脂高度为1 0 0m m H ／D 6 ．6 以下时，操作交换容量随着树脂层高度的增加 而显著增加，在i 0 0n 、n 以上则影响不大，故柱内树 脂床层高度以1 0 0m t 『l L 左右为宜。床层过低，则操 作交换容量过小，树脂利用率低，过高，则树脂床层 压力大，对设备的要求高，并使下层树脂变的致密， 影响液体的流动速度，使建立平衡的速度变慢。 2 ．3 吸附时问对吸附能力的影响 量取处理好的树脂1m L ，置于2L 烧杯中，加 含铜0 ．5g ／L 的铜溶液1I 。，采用磁力搅拌，根据不 同接触时间，分析铜离子浓度。试验结果见图2 。 由图2 知，随着时间的增加，由于树脂的吸附作 用，平衡体系中铜离子的浓度逐渐减少，在交换到 1 0m i n 时，平衡体系中的铜离子浓度保持恒定，说 明树脂已经吸附达到饱和状态。 2 ．4 操作交换容量与流速的关系 各树脂柱层高度相同，交换前液含铜0 ．5g ／I ．， 分别以不同的流速流过各交换柱，分步 1 0 0m L 收 集流出液，取样分析其中的c u 2 浓度达到1r n g ／L 时停止交换，试验结果见图3 所示。 J g 孟 相 型 芎 摧 接自蛐t 闻，删 图2 接触时间对平衡铜浓度的影响 F i g ．2 T h ei n f l u e n c eo fc o n t a c tt i m e o ne q u i l i b r i u mc o p p e rc o n c e n t r a t i o n 图3 操作交换容量与流速的关系 F i g ．3 T h er e l a t i o n s h i pb e t w e e no p e r a t i o ne x c h a n g e c a p a c i t ya n dc u r r e n tv e l o c i t y 从图3 可以看出树脂的操作交换容量随着流速 的增大而降低，因此欲获得较大的操作交换容量，就应 该维持较小的流速；但是流速过小，又会对整个交换过 程的生产效率产生影响。在实际生产中，应根据生产 的实际需要选择适当的流速，在满足生产能力的前提 下，选择尽可能小的流速。 2 ．5 解吸剂对解吸效果的影响 解吸流速为2 0m L ／m i n ，选用0 ．5n } Y I ／L 的硫酸溶 液和lt m l ／L 的硫酸溶液作对比试验，解吸曲线如图4 所示。 从图4 可以看出两种解吸剂都能够完全解吸吸 附的铜离子。在一定的范围内，随着解吸剂浓度的提 高，解吸液中的浓度也增加，但是并不说明解吸的酸浓 度越高越好，如果解吸的酸度太高，将给树脂的反洗带 来困难。 2 ．6 解吸速度对解吸效果的影响 用0 ，5m o l ／L 的硫酸解吸，解吸速度分别为3 0 m L ／m i n 、2 0n 1 I J r n l n 。试验结果见图5 。 一J掣龆蛙_士邂幂 万方数据 2 2 有色金属 冶炼部分 2 0 0 6 年1 期 ● 竺 疆 托 摧 芒 避 流出谪体税／m L 图4 解吸剂浓度对解吸效果的影响 F i g ．4 T h ei n f l u e x t o eo fs t r i p p a n te o n c e n t r a t i o n o l r ld i s s o l v ee f f e c t j 粤 罹 抽 摧 罩 溪 流出液体枳，m L 图5 解吸流速对解吸效果的影响 F i g ．5 T h ei n f l u e n c eo fd i s s o l v ee r a - r e n t v e l o d t yO t ld i s s o l v ee f f e c t 从图5 知道，解吸液中铜离子的浓度随着流速的 增加而减少，维持同样的解吸率所需的解吸剂用量增 加，当流速为2 0m L ／n f i n 时，需要2 5 0r T l L 解吸液将树 脂解吸完全，而当解吸流速为3 0m L ／m i n 时，需要3 0 0 n 1 L 解吸液。因此，为了高效率解吸铜离子并减少解吸 剂用量，就要选择适宜的解吸流速。 3 结论 对于铜矿浸出液的渗透液 o 一 浓度 0 ．5g ／L 可以用1 1 6 * 2 4 树脂采用离子交换技术进行回收，在适 宜的吸附速度条件下既可以保证吸附率又考虑到生产 效率，负栽树脂在0 ．5m o l ／L 的解吸剂的条件下，可以 富集得到2 7g ／L 的铜离子，此解吸液通过加入适量的 硫酸可以作为溶剂萃取过程中作为反萃液。 参考文献 [ 1 ] 钱庭宝．离子交换应用技术[ M ] 天津天津科学出版社， 1 9 8 5 [ 2 ] 刘伯琴采用离子交换技术从稀溶液中回收铜[ J ] ．有色金 属，1 9 7 8 3 3 4 3 8 Ⅲ 虾 帅 Ⅲ o j j 8 4 2 n R n 4 2 j 万方数据