一種提高水溶液中銅萃取效率的方法

2023-05-12 03:01:21

專利名稱：一種提高水溶液中銅萃取效率的方法
技術領域：
本發明屬於萃取分離技術領域，特別涉及一種提高水溶液中銅萃取效率的方法。
背景技術：
銅是一種用途廣泛的金屬，其生產工藝主要分為火法冶煉和溼法冶煉兩種技術。到目前為止，火法冶煉技術約佔總銅產量的80%，而溼法煉銅約佔20%的銅產量。火法煉銅是傳統的工藝，需要對開採出來的銅礦石進行選礦富集，同時需要配套龐大的硫酸生產系統，這在硫酸市場萎縮時是一個很大的制約問題。溼法煉銅是20世紀60年代末期出現的煉銅技術，具有投資少、流程短等優點，目前主要用於氧化礦、低品位銅礦和其它伴生含銅 資源的回收利用。近年來，關於採用溼法煉銅技術取代傳統火法冶煉始終是銅冶金領域研究的熱點，而溼法煉銅技術存在的主要問題之一就是浸出液中銅萃取率低下的問題，尤其是採用溼法浸出銅精礦等高含銅物料時，浸出液中銅的濃度很高，一般在2(T60g/L左右，對這種高含銅溶液很難進行高效率的萃取，因此萃餘液會含有大量的銅，它們在返回浸出液時會影響原礦中銅的浸出。即使採用高相比(Vo/Va)和多級萃取能夠獲得勉強可以接受的萃取率，但這勢必會增加基建和運行費用。如科寧公司針對此類研究的試驗中，對高濃度含銅溶液的萃取進行了較為全面的研究。對於含銅25. 2 g/1、pHl. 8的溶液，採用常用的羥肟類萃取劑(例如常用的商用萃取劑LIX984、LIX973和LIX664等)進行萃取時，採用3級逆流萃取工藝配置，相比為3. 3，有機相中萃取劑含量為35%，在有機相實際負載約為最高負載70%的條件下，萃餘液中還殘留約I. 7g/L的銅，其萃取效率約為93%。這種多級萃取會使佔地面積、設備投資、萃取劑和稀釋劑用量以及運行成本大幅度提升。而對於濃度更高的含銅61.37g/l、pHl.8的溶液，採用常用的羥肟類萃取劑(例如常用的商用萃取劑LIX984、LIX973和LIX664等)進行萃取時，即使採用3級以上的逆流萃取工藝配置，相比為3，有機相中萃取含量為32%，在有機相實際負載約為最聞負載70%的條件下，萃餘液中還會殘留約20g/L的銅，其萃取效率約為66%。這種高含銅濃度的萃餘液返回浸出工序時必然會影響原礦中銅的浸出，因此很難在以浸出-萃取-電積為特徵的溼法煉銅工藝中實際使用。為保證高的銅萃取率並降低萃取級數，就必須控制萃取原料液中的銅濃度和萃取過程中水溶液的PH值。如果採用中和控制酸度的方法會消耗試劑，並帶入雜質，不利於後續工藝的浸出。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，直接產出含銅較低的浸出液，這樣會使浸出系統設備過於龐大，投資和操作運行費用會大幅上升；另一種方法是將高濃度的含銅浸出液用大量水進行稀釋，使銅濃度降到約5g/L，此時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程中已經得到工業應用，但其弊端在於萃取系統處理液量增大，萃取設備佔地面積大、投資高，萃取劑和稀釋劑的佔用量也成倍上升
發明內容

為了解決高濃度銅溶液中銅的萃取問題，本發明提供了一種在檸檬酸根緩衝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)在強酸體系含銅溶液中加入與銅摩爾數相當的檸檬酸鹽或在檸檬酸銅溶液體系中加入中和試劑，將溶液pH調整到I. 5^5 ；
(2)根據水溶液中的銅離子濃度和所用肟類萃取劑的最大負載量，按照最大負載量的75%作為實際負載銅量，計算出單位體積水溶液中銅完全萃取所需萃取劑的體積，並根據銅離子濃度和萃取劑粘度的不同，將肟類萃取劑用煤油稀釋成濃度為5 70%的有機相；
(3)將上述有機相與含銅溶液混合，攪拌萃取，萃取時間為5min。其中，步驟(I)中所述的強酸為硫酸、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；
步驟(I)中所述的中和試劑為無機鹼或有機鹼；
步驟(2)中所述的肟類萃取劑為含有酮肟或醛肟的萃取劑；
步驟(2)中所述的有機相與水相的比例根據水溶液中銅濃度計算確定，按照最大負載量的709Γ75%算出完全萃取銅所需的相比，計算方法如下
設水溶液中銅濃度為[Cu]a，有機相中萃取劑的濃度為M(體積百分數)，濃度10%的萃取劑最大負載銅量為Lm，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}。在檸檬酸鹽緩衝萃取過程中，也可以通過提高萃取級數將相比降低，在增加級數的時候降低單級萃取設備的規模，從而在保持高萃取效率的前提下，使負載有機相中的銅含量更高，增加萃取的淨傳遞量。本發明的有益效果在於
I、採用檸檬酸鹽作為緩衝劑，萃取過程中在水相產出的酸會被檸檬酸根緩衝，降低溶液中氫離子的活度，從而有利於銅的持續萃取，對於含銅2(T40g/L的水溶液，只需一級萃取，就可以使銅的萃取率達到95%以上。2、緩衝劑檸檬酸根對水溶液的性質影響較小，返回浸出液時對含銅物料中銅浸出率的不利影響不大。3、由於銅萃取效率高，萃取級數減少，實際使用時會極大地降低設備投資、萃取劑用量、佔地面積和運行維護成本。
具體實施例方式以下結合實施例對本發明做進一步說明。實施例I
所處理的鹽酸體系含銅溶液成分和性質如下含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載率為理論量的75%計算相比在本例中[Cu] a =34. 38g/l，濃度10%的LIX622N-煤油有機相最大負載銅量Lm =5. 9g/l，有機相中萃取劑的體積百分數M=30，則用30%的LIX622N-煤油有機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，取實際相比為2. 6。將30%LIX622-煤油有機相與含銅溶液按計算所得的相比2. 6加入到分液漏鬥中，室溫振蕩5min後靜置，等有機相與水相徹底分離後，放出水相，分析水相中銅的含量，並計算銅的萃取率。結果見表I:
表I
權利要求
1.一種提高水溶液中銅萃取效率的方法，其特徵在於包括以下步驟 (1)在強酸體系含銅溶液中加入與銅摩爾數相當的檸檬酸鹽或在檸檬酸銅溶液體系中加入中和試劑，將溶液pH調整到I. 5^5 ； (2)根據水溶液中的銅離子濃度和所用肟類萃取劑的最大負載量，按照最大負載量的75%作為實際負載銅量，計算出單位體積水溶液中銅完全萃取所需萃取劑的體積，並根據銅離子濃度和萃取劑粘度的不同，將肟類萃取劑用煤油稀釋成濃度為5 70%的有機相； (3)將上述有機相與含銅溶液混合，攪拌萃取，萃取時間為5min。
2.根據權利要求I所述的一種提高水溶液中銅萃取效率的方法，其特徵在於步驟(I)中所述的強酸為硫酸、鹽酸或硝酸。
3.根據權利要求I所述的一種提高水溶液中銅萃取效率的方法，其特徵在於步驟(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。
4.根據權利要求I所述的一種提高水溶液中銅萃取效率的方法，其特徵在於步驟(I)中所述的中和試劑為無機鹼或有機鹼。
5.根據權利要求I所述的一種提高水溶液中銅萃取效率的方法，其特徵在於步驟(2)中所述的肟類萃取劑為含有酮肟或醛肟的萃取劑。
全文摘要
本發明屬於萃取分離技術領域，特別涉及一種提高水溶液中銅萃取效率的方法，具體操作為在強酸體系含銅溶液中加入與銅摩爾數相當的檸檬酸鹽或在檸檬酸銅溶液體系中加入中和試劑，將溶液pH調整到1.5~5；根據水溶液中銅濃度的不同，將肟類萃取劑用煤油配製成所需有機相；有機相與含銅溶液混合攪拌萃取，實現銅的高效萃取。本發明採用檸檬酸鹽作為pH緩衝劑，萃取過程中在水相產出的酸會被檸檬酸根緩衝，降低溶液中氫離子的活度，從而有利於銅的持續萃取，且由於銅萃取效率高，萃取級數減少，實際使用時會極大地降低設備投資、佔地面積和運行維護成本。
文檔編號C22B3/30GK102864306SQ201210366410
公開日2013年1月9日 申請日期2012年9月26日 優先權日2012年9月26日
發明者路殿坤, 金哲男, 塗贛峰, 高波, 史利芳 申請人:東北大學