浓料液中铜的溶剂萃取.pdf

5 浓料液中铜的溶剂萃取 T o n yM o o r e1 ，B r i a nT o w n s o n 2 ，C h a r l e sM a e s 3 A v e c i a 有限公司，A C O R G A 盘属提取产品业务部， 1 ．澳大利亚，悉尼；2 英国，曼彻斯特；3 美国，凤凰城 摘要用多种浓度的料赣对现有锕萃取齐| 的适应性进行了考察．结果证明．经过改质的更 强的乙醛肟革取荆同古有较弱的锕肟萃取剂的谒合萃取剂相比，性能更加优越．尤其是经聃改质的 A c 0 R G AM 5 6 4 0 莘取剂．在所有被考察的萃取剂中，最适合处理维料灌．在周收率．对铁的选择 性及抗水解降解等方面A c 0 R G AM 5 6 4 0 显示出明显的优越性．为证实 0 0 R G AM 5 6 4 0 对浓 料液的适应性．进行丁实倒研究． 关键词料液；萃取剂；藩剂萃取 分类号“ 1 1 8 1 1标识码A 近年来处理铜的硫化矿和精矿的湿法冶 金工艺有了很大的发展，此项工业发展的动 力包括多种经济和环境因素。为了生产优质 阴极铜，许多新工艺都少不了溶剂萃取一电 积 S X E W 过程。尽管有关这些新工艺的 浸出过程已有相当多的讨论，但是涉及实际 的溶剂萃取问题却很少讨论。 目前。溶剂萃取一电积铜技术主要用于 从较稀的堆浸溶液中生产阴极铜，在类比应 用中其可溶铜的回收率较高，通常超过 9 0 ％．相比之下，最近发展的浸出新技术能 够产生含可溶铜高得多的料液。欲从这些浓 料液获得相应的回收率变得越来越困难，其 原因在于溶剂萃取化学的特性。浓料液对萃 取剂提出的挑战可能不止这些。为了追求一 定的回收率必须提高萃取剂的浓度，它会使 有机相的浓度增加，这样一来又导致分相时 间减缓和水相夹带增加。影响溶剂萃取行 为的浓料液性质包括 1 游离酸较高 p H 值较低 2 杂质浓度增高 3 溶液浓度较高 本文旨在考察现有的萃取剂对浓料液的 适应性，尤其是对铜精矿和硫化矿浸出液的 适应性，还将提供对目前正在运转的从浓料 液中萃取铜的操作过程进行的实例研究。 1浓料液 堆浸产出的供溶剂萃取用的料液典型的 铜品位为l ～4 9 ／L ，p H 为1 ．5 ～2 ．0 ，但是 由于矿石种类和浸出方案的差异，堆浸料液 含铜可能高达7 ～8 9 ／L ．铜硫化矿物不容 易被通常的堆浸法浸出，为了获得较好的铜 浸出回收率需要采用更严格的条件。许多加 压浸出和细菌浸出新技术成功经验在处理含 金、锌矿石和含N i C o 红土矿之后，已被用 于处理铜矿石．这些技术都应用高铁 F e “ 离子作催化剂，并且利用加温、加压 热压浸 出 或细菌活动来加速F e ”再生． 加压浸出技术在硫的氧化程度上各不相 同。因此适用于溶剂萃取的浸出液有一定的 范围，其酸度和铜品位有变化。大多数工艺 产生的浸出液的铜浓度可能高达2 0 9 ／L ，这 些就是本文研究的对象。在某些情况下，酸 万方数据 6 度很高，萃取之前可能需要进行中和。晟终 获得的漤出滚组成取决于所用精矿绒矿石的 成分以及浸作监条件。 2 铜溶剂萃取化学 铜溶剂萃取化学可用如下平衡方程武简 述 2 R H f 有机 c 铲j 柬 ；慕l c u f 有机 2 王王j 摩 其中R H 指萃取剂； R I n u 撵萃取刘舄镪形戒豹臻台椽。 2 ．1 萃取 2 R H f 女札} c u 2 j 木，} R 墨q 有帆 2 H 气木 授蠢謇菠与帮致剡 戴再生有飘摇 瀵 合，反应向右进行，铜被萃取剂萃墩，释放出 酸进入没出渡。每萃取l 兜铜，有1 ．5 4 克酸 释放进九浸出液。 萃敝反应进幸亍的程度受浸出液p H 的影 嗡。还可瘸葶取蒋疆线 爨1 说骧，宅是氆 铜浓度相同使p H 不同的淡出液绘出的。当 提出渡的p H 较低或p H 较高时，锕萃取受 到捧制。企图萃嘏铜浓辩液丽获褥高圃褴 率，这就是一个障碍。当萃取高浓度的铜， 就会有耀警多的羧进A 浸搬渡。照罄钢浓度 增加，想获得高回收率就变褥更困难。 ≮ 疆 世 器 嚣 雄 承拯中鲢银{ 甜b } 固1 浸出富{ 戎p H 对萃取等温线的影响 五2 爱摹取 2 R H c 有机， c u 2 j 东 1 R I c 【l f 有机 十2 H ’末 电解率问的废电解液典型含量C u 3 0 ～ 3 5 9 ／L ，辘酸1 5 0 ～1 9 0 9 ／L ，与台镧攀取荆 负载有机相 混合，反应向左进行。从萃取 剂反革的铜进人电解渡，电解渡的酸技消 耗。扶萃取荆每反萃i g 铜，要消耗电解液中 1 ．5 4 9 酸。 艇葶取葳藏遘葑懿程度受电瓣渡孛鼗浓 度的影响。遗可用下划的反萃粹温线 围 2 说明，它是俺含有相阿的铜浓度，但酸浓 建萃麓的奄辫液绘翻静。酸浓麓越高，跌有 机相反萃铜越有效。 5 5 ．0 面5 0 ．0 器 鬈4 5 ．0 廿 萋4 0 ．0 壤电梁菠3 5 9 ／1 镶，3 0 ％M 5 6 0 4 J”“ 7 。／ ，／ ≯、j ， ＼ ‘Z螫 l 2 卫0 060 砖托相中鞘河L 豳2电解液酸度对鬣萃等溢缝的影确 1 3 5 ／1 5 0 ；2 3 5 ／1 8 0 3现有的铜萃取剂 鞋蘸工业用钢摹取耀大多数鼹基于势番 基乙醛肟，2 一羟基一5 一壬基苯甲醛肟 图 3 。带国化学工业公司 i c I 在1 9 7 0 年代韧 骈翻髂萃歌剜 y - 名P 5 。 ，与旱麓垂罄酮聪黉 萃取荆，如L I X 6 4 N 和L I X 6 5 N 相比，是更 有效的萃取剡，其萃取漤力学更快，对其它 金属的选择幢受高。 ／o H O H c I 。， 霉3 乙熬嚣 珏 ～ N j C 万方数据 7 0 H 斧 c 门 c Ⅳ日 麴4 较旱熬戮爨萃聚裁 由于端萃取能力强，P 5 0 本身很难用源 常的废电解液 硫酸1 5 0 ～1 8 吨／L 进行反 萃。添加葳萃改质剂，如燕基酪、十三 烧 簿秘蘩类筢改善P 5 0 静疲肇蛙箍，劳操持箕 萃取能力。其它的配方设计包括将P S 0 与 基于2 一辍慕已酮肟的较弱的酮肟萃取剂涡 合 图5 。现有的工业用铜萃取剂一般郝属 于这两类，郄竣质静己醛孵彝乙醛嚣与粼翳 静混合旃，钢与这两类辑转予形成静配窘镪 如图6 所承。 o 壬王 ／O H N l { C ＼ 、、C H ， 图52 ～觏基一5 壬基辈乙酮肟 G 酮胎 致爱的己懿嚣萃取裁 A 0 0 R G AP 5 1 0 0壬基黔 A C O R G AP T 5 0 5 0十量 烷 醇 ．f 蛔0 R G AM 5 6 4 0醋 A c o R G A 艇5 7 强醋 U x 6 2 2 N十三f 烷 酵 乙醛肟～铜肟混合物萃职猁 L I X 9 7 3 N U X 9 8 4 H R No O ．‘c d ’H I ．I H -‘| 6 ’oN H R 图6 肟，铜络台物 4 摹淑裁注能 现有的萃取剂已凝能够满足有效处理浓 浸出浪的鼹求，诸如目前硫化物处理工艺产 生的凝爨液。最重要的耀题是 1 惩标准静设备、王厂设舞秘流程结 构．使铜阐收率达到8 5 ％～9 0 ％； 2 尤其是针对铁的萃取剂选择性； 3 攀取荆稳定性； ￡4 穆j 匿毪糖； 4 ．1 蒯嫂率通过采带高萃取；猎澈魔和提 高萃取段的O A 相比两种手段，即使从最 有限的料液中也有可能获得相当高的回收 率。蜜繇操箨中，工厂使用粒萃取裁浓囊受 到有机栩糨度限制，粘凝对有祝福的灏合和 澄清性熊都有影响．对予以肟为基础成分的 铜萃取剂，如果采用现有的混合澄清器设 计，摊荐纛嗣缒最高浓发为3 0 ％ 体繇 ，稀 释裁是煤油。在藏疆震翔，在萃取时嵇增鞠 有机相 O 同浸出液 A 的相比，通常能获 得最好的回收率。某工厂采用更高的材机相 漉量述劐这个目的，僚是器要扩大工厂规 万方数据 -8- 模，增加有机槽存量 道是因为疆刹用来自进行比较 中．醋改质的A C O R G AM 5 6 “1 0 澄清器要的糖环使瀵台器溜激的胡托大教终戆鲻竣帛最寓。扶袭瑟上籍，溶粼萃敢辫牧 掩l i ，竣僳簿瘩稽遘续，铡魏在嚣{ 。西率损失截乎禳小 i ％～3 ％ ，僵辩黎挨算戏 褥夔高的萃敏相眈受剽投资阂索静戳澍，增垒产损失，对一个工厂来说就意昧损失一太 加贫电解液的酸度或者增加鞠反摹的缀数也莲收人。产值损失的计萁在懿个尊艇蓬曝内 能够提璃回收率，但悬疑桴受剥工厂设计投 进萼于，以年产5 万t 镧的王厂淹捌，萃狠剿箍 炎剿约。A C O R G AM 5 6 4 0 ，g l 爝静铜价为1 4 0 0 蓑 为了评价液籽液牵镛静簸傣商牧率，曾元，t ，损必对眈觅胬8 ， 粥多种萃取莉处理p H 0 ，8 ～2 ．0 ，含锕2 5 9 ／L 的滚滚。采用2 段萃琅、2 段葳萃的标准漉 耄璧 袭撵裂肇始袭；≥。滚程静匿铰攀谐 M c C a b e T h e l e 蓬秘搦嶷的萃臻掰鞠菠肇等 潞线确定。为了避行玩较，使熙了下弼萃取 剂类型一种酪改质的己酷肟 A C O R G A M 5 6 4 0 ，一种十三≤蟪 薄玻壤鹣己醚瓣翻一 种己醛籍一溺瓣溉台耪。各种萃取荆韵辑 含鬣均潋璃霄工盐丽鬣方兔依据，馥掰浓度 都爨3 0 ％髂积 ，稀释荆为煤涟。镰黑觅 图7 。 袭1 溶辑攀取流程参数 葶 簧} 鞯 域 誊橙穗灌p | i 蹙7 莘取滚程龋』l 雯攀比较 j ～A C O R G AM 硒峨2 - 十兰蘸致幢；3 - 己蘸聆，l 赣霸 耀7 绻聚表明，袋搏瑷骞抟锯萃取粼耱 常撬镌流稷绻褐，敝含铜2 5 酊L 的浓料液可 鞋获褥较好的固浚擎7 7 ％～9 0 ％ ，捷整 个p I - I 藏强，骥考试验触攀取裁 娜蠼厨滚度 黼 2 5 ∞ 墨㈣ 蒹1 5 1 0 冉l 蝴 5 0 0 9 ＼≮ J o 。811 ．21 ．4l61 ．82 - 0 冰 爨8 与A 妁裂G A 酣s 6 耱澍选 年较入接失瓮鞭 l ～十三端改性；2 一不雅赣7 酮骑 4 ．2 攀取剩稳定性荤取刘稳定性摄指摹 取判配方慰其中黟残舞降瓣鼬阻力。誊选撵 适合静萃稼弼辩，宦燕一个莺簧柏标准。尤 其矗处毽跑通常的浸出渡溢庹更商的溶液霹 拦是翔就。蟊典型豹工厂絷终下，降辩避鬻 以聪秽方斌发盟，鄹囊芎二瘩赫积氧他 尽管 暴露予空气豹萃取痢嚣紫外线产燕的降解可 能也有福岿的影响。 1 承解牲簿攥承勰性阵艇照搬熙基 溺噩敬镤纯球鹪戏海捆应驰醛秘黧。邀静影 裟妻奎瘩解鑫癌璐在所有瓣攀取系统申，西为 鼗和耐这样的永解产物不虢珞舍锅，宙就成 为一种反复循环的负荷，在正鬻熬逡转过程 审程抉述瓤一个低浓度的稳定状悫，冀系姨 中嘉枧褶嶷带攒失平衡。对巍浓凝己醚 露 逡3 0 9 l L 影响进行中间工厂研究裘明。它对 冶金参数鞠物理性艟，静分辅。夹繁和生成 絮凝耪螅影璃镬小。瘩察褴簿解援戏魏下 万方数据 9 袋一C H N O H } R e 壬壬 O 己醚耢 媚盔醛， R C e H ，一N O H H C C H ， O 酮肟 相应酮 柱实验窒对构成同萃取箭的某些肟的水 薅性辫舞速率常簸遴籍溺定，溢震鸯3 0 ℃，使用奄铜3 0 9 ／L ，黻1 5 0 9 ／L 的赞电瓣 漩，结果如表2 赝承。 表2水辫性港解速率常数 萃取莉拙 h 。 蘸袭囊的五雅脬 十三 靛 醇改腊的己礁肟 己臻肟一醚瓣携台麴 l ，5 1 0 - { 44 8 H1 0 “ 毒4 8 l 扩。 扩大翡实辍塞规模攘叛以及全落界工娃 系凌串乙鼗蒙欷羹测定缭果袭明，当今市绣 上拭零解最稳定蜒觏方是} 霉辩拥 A C O R G A 碡 一 喀 甭酯致藤的萃壤荆M 5 6 4 0 。下述模型鬲以 诗簿一个溶麓攀取系统5 年期褥拳解谯簿解 产扬的累获霪鼹9 ，劳戳上述露骚塞测囊 的速率常数为依据。该模型假设经常补充攀 取荆使肟浓度维持程1 0 0 9 ／L 。模型条件别 于应3 。 表3 术群往降瓣跑较 横塑荣谇 条格 孵澈崖 L 在厦苹敏中有机错水解时间分数 蒋机相体积 r 舻 挺出曹液流擐m 3 ／h 赞电颦藏流畿 一f h } O ／A 夹带羹 p O r e 辩舞疆 产锈曹脖蠹％蘸蘸} l ∞ 0 , 2 9 7 2 0 0 1 4 0 0 枷 2 5 3 6 5 5 0 瓣滴 t i 嗣9 在港粼攀取滚程牵瘩瓣降瓣产糖豹嘏黎 强诧，酯毅黉静萃致测A O O R G A M 5 6 4 0 鳇越嚣稳定牲傻攀取剡瘸爨躐步，肇 省一太笔生产费用。以袭3 所述搜模的溶剂 萃取工厂为依搬，其与夹带和降辫相关的萃 戢裁搿量觅襄4 。 表4与蹲瓣纛爽磐豢美鲍萃取裁援爨 实验室试验表明，温度对出解性晦解速 率的影响相当火，尽管实际上很少有工厂在 溶液温凌超进3 5 ℃避行搽作。位于琵兰 戈鼗出熬毅溶剂萃瑕工厂在钓℃墩上运 转，它证明其水藕性降解速率低于实验室试 验结果 实例研究1 。 氧诧性繇旃稀释剂的芳香旗成分的氧纯 和严重的馕掇下瓣静襞{ l 二，其联鑫爨与电麟 滚竣浸出辩渡孛赛在瓣亵氧恁性垒属鞭襄予 反魔加快踌壤速察有关。就肟的损失爵富并 不太，但是经过一段时间，有机相中杂质的 蓑蘩可熊使分稽夫太捕慢 当按有橇籀连续 方式操嚣时】，甚至达到必矮鼹慑浚量的程 度，使生产受到损失。在全球多数锕的溶剩 万方数据