提高銅回收率的銅萃取工藝的製作方法

2023-05-23 07:31:51

本發明屬於溼法煉銅技術領域，涉及一種銅萃取的工藝，具體涉及一種提高銅回收率的銅萃取工藝。

背景技術：

隨著銅溼法冶金工藝(浸出-萃取-電積)在世界各處礦山的成功運用，金屬離子溶劑萃取技術得到了空前的發展，其應用已經擴展到廢水處理和廢舊金屬回收等領域。被萃取的金屬種類越來越多，萃取料液的成分越來越複雜，料液中金屬離子濃度範圍也不斷擴展。對於銅的溶劑萃取來講，低品位礦山浸出液中，銅離子濃度只有0.2-0.5g/l，但是印製電路板廠(PCB廠)的蝕刻廢液中，銅離子濃度可以高達120-160g/l。料液不同，採用的萃取工藝就不一樣。

傳統的兩級萃取一級反萃工藝(2E+1S)如說明書附圖中圖3所示：萃取料液連續不斷地經過E1和E2兩級萃取，其中的銅離子被萃入負載有機相中。反萃貧液連續不斷地流入反萃設備S，負載有機相中的銅離子又被反萃到反萃富液中，同時有機相得到再生。有機相流量與料液流量的比值叫萃取段的流量比。當萃取料液中的銅離子濃度很高時，受有機相的最大銅負載限制，只有增加有機相的流量才能將料液中的銅離子全部萃取到有機相中。如果料液的銅濃度為120g/l，有機相的最大銅負載為16g/l，則萃取段的流量比必須大於7.5才可能將料液中的銅萃取乾淨。但是，在工業化生產中，有機相和水相總是按體積比接近1:1混合(混合室相比接近1)，這樣不僅能得到最好的混合效果，同時也便於控制相連續，得到最好的分相效果。當萃取段流量比較高時，萃取工藝就需要水相回流來維持混合室相比在1附近。

萃取段帶水相回流的2E+1S工藝將從E1流出的水相返回一部分到萃取料液中以增加流入萃取設備E1的水相流量，從而降低E1的流量比。可用閥門調節回流水相的流量，以控制E1中混合室相比接近1。水相回流也適用於E2，E2的回流水相流量也可用閥門調節。萃取段水相回流的弊端在於料液中的銅離子被稀釋，氫離子濃度卻在增加，因此降低了有機相的萃銅能力，負載有機相中的銅離子濃度會降低，有機相的負載率會下降。由於反萃段的工藝條件沒有變化，反萃率不會發生變化，從而導致工藝的淨銅轉移量下降，萃取系統的銅回收率降低。

萃取設備常用的有混合澄清槽和離心萃取器等。現有的混合澄清槽為平底，如說明書附圖中圖4所示，澄清室中的水相液位最低只能下降到D點(圖中虛線以下為水相)，D點以下的水相不能放出，澄清室中有很多水相不能被排出。

技術實現要素：

本發明的目的是針對以上問題提供一種工藝流程簡潔、操作容易、銅回收率高的銅萃取工藝。

為實現上述目的所採用的技術方案是：一種提高銅回收率的銅萃取工藝，工藝中採用的銅萃取系統包括兩級萃取單元、反萃設備和中間儲罐，所述萃取單元包括萃取設備和儲罐，所述萃取設備連接有進液管道和排液管道，所述中間儲罐分別與一級萃取設備的排液管道和二級萃取設備的進液管道連通；萃取設備和所述儲罐通過水相進管和水相出管連通形成一個循環，萃取設備中的水相通過水相進管進入儲罐中，儲罐中的水相通過水相出管回到萃取設備中；兩級萃取單元的萃取設備和反萃設備之間通過管道連接在一起形成一個循環；所述進液管道、排液管道、水相進管和水相出管上均安裝有閥門；

銅萃取工藝包括如下步驟：

1)將銅萃取料液用水稀釋1～5倍，裝滿中間儲罐；

2)在兩級萃取單元的萃取設備中裝入有機相、水或者稀釋後的萃取料液，在反萃設備中裝入有機相和反萃貧液；

3)打開兩級萃取單元的進液管道和水相進管上的閥門，關閉排液管道和水相出管上的閥門；

4)運行萃取系統，控制兩根進液管道中的流量:有機相流量:反萃貧液流量為1:1:1；

5)當兩級萃取單元的兩個儲罐裝滿時，關閉兩根進液管道上的閥門，打開兩根水相出管上的閥門，控制兩根水相出管中的流量:有機相流量:反萃貧液流量為1:1:1，繼續運行萃取系統；

6)當二級萃取單元的儲罐中的銅離子濃度達到排放要求時，關閉兩根水相進管上的閥門，打開兩根排液管道上的閥門排出合格萃餘液，當儲罐快排空時，關閉兩根水相出管和排液管道上的閥門，打開兩根進液管道和水相進管上的閥門；

7)重複步驟4)至6)直到處理完待處理的萃取料液。

在上述技術方案中，所述萃取設備為混合澄清槽，所述混合澄清槽由第一擋板、第二擋板依次隔成混合室、澄清室和水相室，所述澄清室和水相室的底部從靠近混合室的一側向靠近水相室的一側逐漸向下延伸形成一個斜面；所述第一擋板的上端為A點，下端為B點，所述第二擋板的上端為C點，下端為D點，所述D點低於所述B點，且高於水相室的出水口。

在上述技術方案中，所述兩級萃取單元的儲罐的容積相等，所述中間儲罐的容積等於萃取單元的儲罐容積與萃取設備的澄清室容積一半之和。

所述步驟1)中銅萃取料液用水稀釋1倍後裝滿中間儲罐。

所述步驟2)中兩級萃取單元的萃取設備中裝入的有機相:水或者稀釋後的萃取料液的體積比為1:1～2，在反萃設備中裝入的有機相和反萃貧液的體積比為 1:1～2。

本發明的有益效果是：使用的銅萃取工藝系統結構簡單、工藝流程簡潔、操作容易、銅回收率高、成本低。本發明的萃取工藝降低了萃餘液銅濃度，增加了有機相萃取銅的能力，同時維持有機相萃取鐵的能力幾乎不變，提高了萃取工藝的銅回收率以及萃取設備的生產效率。使用本發明工藝，相對於傳統兩級萃取一級反萃工藝，銅回收率可以提高超過10％，回收率提高非常明顯，效果顯著，節約了成本、增加了效益。

附圖說明

圖1是本發明中使用的銅萃取系統結構示意圖。

圖2是圖1中的萃取設備混合澄清槽的結構示意圖。

具體實施方式

實施例一、構建銅萃取系統

如圖1、2所示，本發明中使用的銅萃取系統主要由兩級萃取單元1、中間儲罐9和反萃設備2組成。萃取單元1由萃取設備3和儲罐4組成，兩級萃取單元1的萃取設備3和反萃設備2之間通過管道連接在一起形成一個循環。萃取設備3連接有進液管道5和排液管道6，萃取設備3和儲罐4通過水相進管7和水相出管8連通形成一個循環，萃取設備3中的水相通過水相進管7進入儲罐4中，儲罐4中的水相通過水相出管8回到萃取設備3中。進液管道5、排液管道6、水相進管7和水相出管8上均安裝有閥門。中間儲罐9分別與一級萃取設備3的排液管道6和二級萃取設備3的進液管道5連通。兩級萃取單元1的儲罐4的容積相等，所述中間儲罐9的容積等於萃取單元1的儲罐4容積與萃取設備3的澄清室3d容積一半之和。

萃取設備3為混合澄清槽，混合澄清槽由第一擋板3a、第二擋板3b依次隔成混合室3c、澄清室3d和水相室3e，澄清室3d和水相室3e的底部3f從靠近混合室3c的一側向靠近水相室3e的一側逐漸向下延伸形成一個斜面；第一擋板3a的上端為A點，下端為B點，第二擋板3b的上端為C點，下端為D點，D點低於B點，且高於水相室3e的出水口3g。澄清室3d中的水相液位最低只能下降到D點，D點以下的水相不能放出，將澄清室和水相室由原來的平底改為斜底，大大減少了澄清室中不能被排出的水相體積，提高了萃取工藝的運行效率。

本萃取系統適用於只處理一種濃度的料液。首先在中間儲罐中裝滿稀釋後的料液(稀釋倍數為1-5倍)。然後打開進液管道上的閥門，開啟設備運行，有機相在兩級萃取設備、反萃設備間循環流動，料液和稀釋後的料液分別進入兩級萃取單元的萃取設備中，再進入儲罐中，當儲罐裝滿時關閉進液管道上的閥門，兩級萃取單元中的水相在萃取設備和儲罐中循環流動。當第二級萃取單元儲罐中的銅離子濃度達到排放要求時，中間儲罐中的銅離子也達到排放濃度，此時關閉儲罐水相進管上的閥門，打開萃取設備排液管道上的閥門排出合格萃餘液，同時中間儲罐被填滿，當兩級萃取單元儲罐快排空時，關閉水相出管上的閥門、打開進液管道上的閥門，再次進入料液，進行新的處理循環，如此循環進行即達到了連續生產。

實施例二、運行銅萃取工藝

採用實施例一中的銅萃取系統，運行銅萃取工藝，按照如下步驟操作：

1)將銅萃取料液用水稀釋1倍(根據實際需要選擇稀釋倍數，1～5倍均可，屬於現有技術，不贅述)，裝滿中間儲罐9；

2)在兩級萃取單元1的萃取設備3中裝入體積比為1:1(1:1～2均可，為現有技術)的有機相和水(或者稀釋後的萃取料液)，在反萃設備2中裝入體積比為1:1(1:1～2均可，為現有技術)的有機相和反萃貧液；有機相中包含銅萃取劑、改質劑、稀釋劑，所述改質劑為酯類、酚類、醇類、醚類中的一種或多種，所述稀釋劑為C13～16異構烷烴(加氫煤油、磺化煤油)。

3)打開兩級萃取單元1的進液管道5和水相進管7上的閥門，關閉排液管道6和水相出管8上的閥門；

4)運行萃取系統，控制兩根進液管道5中的流量:有機相流量:反萃貧液流量為1:1:1；

5)當兩級萃取單元1的兩個儲罐4裝滿時，關閉兩根進液管道5上的閥門，打開兩根水相出管8上的閥門，控制兩根水相出管8中的流量:有機相流量:反萃貧液流量為1:1:1，繼續運行萃取系統；

6)當二級萃取單元1的儲罐4中的銅離子濃度達到排放要求時，關閉兩根水相進管7上的閥門，打開兩根排液管道6上的閥門排出合格萃餘液，當萃餘液快排完時，關閉兩根水相出管8和排液管道6上的閥門，打開兩根進液管道5和水相進管7上的閥門；

7)重複步驟4)至6)直到處理完待處理的萃取料液。

在本發明工藝中，一定量的萃取料液先在一級萃取單元中循環萃取，當銅離子濃度達到設定值時才進入二級萃取單元，在二級萃取單元中進一步循環萃取，萃餘液由排液管道排出；然後新的萃取料液進入一級萃取單元開始新的萃取循環，料液在萃取單元中經多次循環處理後銅離子濃度達到設定值，才完成處理；再進入新的萃取料液進行處理，如此循環進行連續生產。本發明工藝降低了萃餘液中的銅離子濃度，明顯提高了銅回收率。

實施例三、進行銅萃取

按照實施例二中的銅萃取工藝萃取銅，進行了6組實驗，採用本發明工藝和傳統的兩級萃取一級反萃工藝對比，從實驗結果可知，本發明工藝相比傳統工藝，銅回收率可以提高數個百分點，最高可以提高超過10個百分點，效果十分顯著。

實驗1

有機相：30％Mextral5640H

萃取料液：15g/l Cu，10g/l Fe，pH＝1.5(由硫酸銅和硫酸鐵配製而成，硫酸和NaOH調pH值)