季登會(huì)， 羅文波， 廖亞龍， 唐瑞祥

(1. 昆明理工大學(xué) 冶金與能源工程學(xué)院，云南 昆明 650093；2. 云南錫業(yè)集團(tuán)公司 元江鎳業(yè)有限責(zé)任公司，云南 元江 653308)

N902萃取分離銅鋅混合液中銅的試驗(yàn)研究

季登會(huì)1,2， 羅文波1， 廖亞龍1， 唐瑞祥2

(1. 昆明理工大學(xué) 冶金與能源工程學(xué)院，云南 昆明 650093；2. 云南錫業(yè)集團(tuán)公司 元江鎳業(yè)有限責(zé)任公司，云南 元江 653308)

采用萃取劑N902對(duì)高鐵高鋅溶液中的銅進(jìn)行選擇性萃取，最優(yōu)條件為：N902濃度30%、混合時(shí)間2 min、相比(O/A)=1∶1、溫度20 ℃。經(jīng)過三級(jí)逆流萃取，銅的萃取率達(dá)到96%以上。

銅鋅混合液； 銅； N902萃??； 多級(jí)逆流

0 前言

對(duì)云南某地的銅鋅多金屬硫化礦，采用加壓浸出技術(shù)實(shí)現(xiàn)銅與鋅的高效浸出，其中鋅的浸出率大于99%，銅的浸出率大于94%，得到高鐵高鋅浸出液。采用萃取提銅進(jìn)行銅鋅分離是一種高效分離方法[1-2]，而N902是一種新型銅萃取劑，其銅飽和容量較大(約為0.55～0.59 g/L)，銅鐵分離效果好，在較高酸度時(shí)也可實(shí)現(xiàn)銅的萃取，且價(jià)格較便宜[3-4]，非常適合于本次試驗(yàn)的浸出液。

1 試驗(yàn)過程

1.1 試驗(yàn)原料

試驗(yàn)原料為銅鋅多金屬硫化礦加壓酸浸液，其成分如表1所示。

表1 加壓浸出液成分 g/L

1.2 試驗(yàn)原理

N902銅萃取劑為淡黃色或者琥珀色液體，25 ℃時(shí)的比重為0.95～0.97，粘度<190 CP，閃點(diǎn)>62 ℃。主要成分為2-羥基-5-壬基水楊醛肟，屬醛肟類萃取劑。N902萃取銅的過程如下[5]：

(1)

式中：RH為萃取劑N902，CuR2為銅與萃取劑的絡(luò)合物

2 試驗(yàn)結(jié)果及討論

2.1 N902飽和容量測(cè)定

在溫度20 ℃、有機(jī)相和水相比(O/A)為1∶1的條件下，萃取過程不斷排出萃余水相并加入新鮮水相，直到有機(jī)相的銅濃度不再變化為止，試驗(yàn)大約需要排15次。有機(jī)相用不同體積含量的萃取劑和260#航空煤油配制而成，水相為試驗(yàn)用加壓酸浸液。有機(jī)相飽和容量與N902體積含量的關(guān)系如圖1所示。

圖1 有機(jī)相銅飽和容量與萃取劑N902體積含量的關(guān)系

從圖1可以看出，有機(jī)相銅飽和容量與萃取劑N902的體積含量呈線性關(guān)系，即萃取劑N902的體積含量每增加10%，有機(jī)相中銅飽和容量增加4 g/L，但萃取劑N902的體積含量大于50%后，有機(jī)相與水相分相變得困難。因此選取N902體積含量為30%的有機(jī)相較為適合。

2.2 混合時(shí)間對(duì)銅萃取的影響

試驗(yàn)條件：N902濃度30%、相比(O/A)=1∶1、溫度20 ℃，考察混合時(shí)間對(duì)銅萃取率的影響，結(jié)果如圖2所示。

圖2 混合時(shí)間對(duì)銅萃取率的影響

從圖2可以看出，隨著混合時(shí)間的延長，銅萃取率不斷升高，但混合時(shí)間在2 min以后，銅萃取率增加不明顯，所以混合時(shí)間宜取2 min。

2.3 相比(O/A)對(duì)銅萃取的影響

試驗(yàn)條件：N902濃度30%、混合時(shí)間2 min、溫度20 ℃，相比(O/A)對(duì)銅萃取率的影響如圖3所示。

圖3 相比(O/A)對(duì)銅萃取率的影響

從圖3可以看出，相比(O/A)增大，銅的萃取率也相應(yīng)升高，增大相比也即增加了萃取劑的用量，而增加的萃取劑只有少量用于萃取銅，這樣不僅降低了萃取劑的利用率造成萃取劑的浪費(fèi)，同時(shí)增加了萃取其他雜質(zhì)元素的可能。通過有機(jī)相飽和容量試驗(yàn)可以看出，取萃取劑N902體積含量為30%的有機(jī)相，在相比(O/A)為1∶1時(shí)，有機(jī)相銅的飽和容量約為12 g/L，水相銅離子含量約為有機(jī)相銅飽和容量的80%左右，滿足對(duì)萃取劑用量的要求，所以相比(O/A)宜取1∶1。

2.4 溫度對(duì)銅萃取的影響

在N902濃度30%、混合時(shí)間2 min、相比(O/A)為1∶1的條件下，溫度對(duì)銅萃取率的影響如圖4所示。

圖4 溫度對(duì)銅萃取率的影響

從圖4可以看出，提高溫度對(duì)銅萃取是不利的，隨著溫度的升高，銅萃取率緩慢降低，所以用N902萃取銅宜低溫進(jìn)行，生產(chǎn)實(shí)際中應(yīng)取室溫20～30 ℃。

2.5 理論萃取級(jí)數(shù)的確定

在上述單級(jí)最優(yōu)萃取條件下，銅的萃取率只有75%～80%，達(dá)不到生產(chǎn)要求，必須通過多級(jí)逆流萃取提高銅的萃取率。

2.5.1 理論級(jí)數(shù)的確定

對(duì)于理論級(jí)數(shù)，必須先繪制萃取等溫線，再在萃取等溫線上采用MC-Cabe-Thiele圖解法求取理論級(jí)數(shù)。繪制萃取等溫線的方法如下：將配制的一系列不同濃度的硫酸銅溶液(酸度和其他元素含量與萃原液相同)，在恒定的溫度20 ℃下，相比(O/A)=1/1，用N902濃度為30%的有機(jī)相與不同濃度的硫酸銅配制液進(jìn)行萃取，分析每次萃取平衡后水相與有機(jī)相中銅的濃度，以水相濃度為X軸，以有機(jī)相濃度為Y軸繪圖得到銅萃取等溫線，如圖5所示。

對(duì)圖5的銅萃取等溫線，采用MC-Cabe-Thiele圖解法求解理論級(jí)數(shù)，當(dāng)要求萃余液中銅離子濃度小于0.5 g/L即銅萃取率達(dá)到95%時(shí)，逆流萃取理論級(jí)數(shù)為三級(jí)。

2.5.2 實(shí)際萃取級(jí)數(shù)的確定

通過萃取等溫線可以確定出理論級(jí)數(shù)，但實(shí)際生產(chǎn)會(huì)與理論計(jì)算有出入，因此要確定實(shí)際萃取級(jí)數(shù)。在實(shí)驗(yàn)室中采用搖瓶試驗(yàn)?zāi)M生產(chǎn)過程的多級(jí)逆流萃取，在上述單級(jí)萃取最優(yōu)條件下進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果如表2所示。

圖5 銅萃取等溫線

由表2可以看出，逆流萃取為三級(jí)時(shí)銅萃取率達(dá)到96.89%，可滿足要求。經(jīng)過三級(jí)以上萃取，會(huì)有少量乳化的現(xiàn)象，主要原因是萃原液中含有少量的可溶硅。為避免乳化現(xiàn)象的出現(xiàn)，萃原液在萃取前應(yīng)加入絮凝劑進(jìn)行脫硅澄清處理。另外，萃取過程中會(huì)有極少量的N902溶解或夾雜于萃余液，需要及時(shí)回收處理，以減少有機(jī)相的損失，防止污染環(huán)境。

表2 逆流萃取試驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié)論

(1)通過單級(jí)萃取因素試驗(yàn)，得到最優(yōu)條件：N902濃度30%，混合時(shí)間2 min，相比(O/A)為1∶1，溫度20 ℃。在此條件下銅萃取率為79%。

(2)在單級(jí)萃取最優(yōu)條件下，經(jīng)過三級(jí)逆流萃取，銅的萃取率可達(dá)96.89%，同時(shí)負(fù)載有機(jī)相中基本沒有萃取鋅和鐵，滿足生產(chǎn)要求。因此采用N902萃取劑可以實(shí)現(xiàn)從高鐵高鋅萃原液中高效萃取銅。

[1] 俞小花，謝剛，楊大錦，等.高銅高鋅硫酸溶液中銅的萃取分離[J].有色金屬，2008，(2)：51-54.

[2] 劉述平，李博，王昌良，等.銅鋅鐵溶液萃取分離銅的試驗(yàn)研究[J].礦產(chǎn)綜合利用，2011，(6)：16-19.

[3] 朱萍，王正達(dá)，袁嬡，等.N902萃取銅的選擇性研究[J].稀有金屬，2006，(4)：484-489.

[4] 羅鳳靈.硫酸鈷浸出液用N902萃取銅生產(chǎn)試驗(yàn)研究 [J].云南冶金，2011，(4)：33-36.

[5] 葉先英.N902萃取劑分離提純銅的試驗(yàn)研究[J].世界有色金屬，2011，(8)：48-50.

Experimental study on extracting copper from copper and zinc mixed liquor with N902

JI Deng-hui, LUO Wen-bo, LIAO Ya-long, TANG Rui-xiang

Copper in leaching solution containing high concentration of copper and zinc was selectively extracted with N902, the optimum extraction condition was that N902 concentration is 30%, mixing time is 2 min, phase ratio (O/A) is 1∶1 and temperature is 20 ℃. After 3-stage counter-current extraction, the extraction rate of copper was achieved more than 96%.

copper and zinc mixed liquor; copper; extracting with N902; multistage counter-current

季登會(huì)(1984—)，男，云南昆明人，助理工程師，主要從事濕法冶金工作。

2015-06-15

TF811

B

1672-6103(2016)01-0071-03