謝 添， 羅 軍， 王永峰， 姚 剛， 王含淵

(中鐵資源集團(tuán)有限公司， 北京 100039)

試驗(yàn)研究

Lix984NC與Mextral984NC萃取劑萃銅性能對(duì)比研究

謝 添， 羅 軍， 王永峰， 姚 剛， 王含淵

(中鐵資源集團(tuán)有限公司， 北京 100039)

對(duì)Lix984NC和Mextral984NC兩種萃取劑的萃銅性能進(jìn)行對(duì)比。試驗(yàn)考察了萃取劑濃度對(duì)萃銅效果的影響，繪制了兩種萃取劑的萃銅等溫線，并采用180 g/L的硫酸溶液反萃負(fù)載銅有機(jī)相。試驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)Lix984NC和Mextral984NC劑濃度相同時(shí)，其單級(jí)萃銅能力相同；萃取劑濃度為30%時(shí)，Lix984NC萃銅飽和容量略高于Mextral984NC，但Mextral984NC的分相性能優(yōu)于Lix984NC。當(dāng)浸出液中銅濃度為6～7 g/L時(shí)，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)中試試驗(yàn)結(jié)果兩種萃取劑萃銅性能相差不大。

銅萃取劑； Mextral984； Lix984； 萃銅性能

銅是一種重要的有色金屬，廣泛應(yīng)用于電氣、輕工、機(jī)械制造、建筑、國(guó)防工業(yè)等領(lǐng)域[1]。近年來我國(guó)快速發(fā)展，國(guó)內(nèi)銅資源生產(chǎn)已不能滿足消費(fèi)需求。剛果(金)銅資源儲(chǔ)量及產(chǎn)量在世界范圍占有重要地位，近年來，我國(guó)許多大型礦業(yè)企業(yè)響應(yīng)國(guó)家“走出去”戰(zhàn)略，積極投入剛果(金)銅礦開發(fā)。我國(guó)某礦業(yè)企業(yè)在剛果(金)擁有的礦山主要以氧化銅礦為主，采用浸出- 萃取- 電積工藝[2]提取銅。浸出液中銅的回收主要采用溶劑萃取法，其中萃取劑的選擇十分關(guān)鍵。目前，全球使用較為廣泛的是德國(guó)BASF公司生產(chǎn)的Lix系列銅萃取劑和美國(guó)Cytec公司生產(chǎn)的Acorga系列銅萃取劑[3]，大量的研究學(xué)者對(duì)其進(jìn)行了研究[4-8]。近年來，中國(guó)公司在萃取劑研發(fā)及生產(chǎn)應(yīng)用上進(jìn)步很快，其中重慶康普公司生產(chǎn)的各類萃取劑已能取代國(guó)外同類產(chǎn)品[9-10]。國(guó)產(chǎn)萃取劑Mextral984NC和Lix984NC具有相同的萃取成分，本文對(duì)兩種萃取劑的萃銅性能進(jìn)行對(duì)比，為銅礦企業(yè)選擇經(jīng)濟(jì)適用的萃取劑提供試驗(yàn)和理論依據(jù)。

1 試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)材料與試劑

本試驗(yàn)有機(jī)相由Lix984NC、Mextral984NC和Shell2325#煤油組成，其均為工業(yè)級(jí)產(chǎn)品。萃取過程使用的含銅料液為氧化銅礦浸出液，主要成分見表1。反萃劑為分析純?cè)噭┯眉兯渲?，中試試?yàn)反萃劑為電積車間貧銅電解液(含銅約35 g/L，硫酸180 g/L)。

表1 萃取料液成分

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 萃取與反萃條件試驗(yàn)

將有機(jī)相和料液(或反萃劑)按所需相比一起倒入分液漏斗中，振蕩5min后靜置，待有機(jī)相和水相分相完成后，記錄分相時(shí)間，分別測(cè)量有機(jī)相和萃余液體積，取樣分析萃余液中銅濃度。

銅萃取率和反萃率計(jì)算方法如下：

銅萃取率=(料液銅濃度×料液體積-萃余液銅濃度×萃余液體積)/(料液銅濃度×料液體積)×100%

(1)

銅反萃率=(反萃后液銅濃度×反萃后液體積)/(有機(jī)相中銅濃度×有機(jī)相體積)×100%

(2)

1.1.2 連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)中試試驗(yàn)

中試試驗(yàn)采用串并聯(lián)方式在混合澄清槽中進(jìn)行，其中萃取3級(jí)，反萃1級(jí)，洗滌1級(jí)，水相和有機(jī)相流量通過量筒測(cè)定，具體流程見圖1。

圖1 連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)中試試驗(yàn)流程圖

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 萃取劑濃度對(duì)銅萃取過程的影響

試驗(yàn)分別考察了兩種萃取劑在不同濃度下對(duì)銅萃取的影響。試驗(yàn)條件：料液中銅濃度8.76g/L，pH1.58，相比1∶1，振蕩時(shí)間5 min，室溫，試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

圖2 萃取劑濃度對(duì)銅萃取過程的影響

由圖2可知，隨著萃取劑濃度的增大，Lix984NC和Mextral984NC單級(jí)萃銅率都提高。這是因?yàn)檩腿舛仍礁?，與銅離子反應(yīng)形成的萃合物越多，故銅的萃取率升高。在萃取劑濃度相同的條件下，兩種萃取劑的單級(jí)萃銅率相當(dāng)。當(dāng)萃取劑濃度高于17%時(shí)，兩種萃取劑的分相時(shí)間均小于2 min且水相清澈。當(dāng)萃取劑濃度低于13%時(shí)，兩種萃取劑分相時(shí)間均在7 min以上，且隨著萃取劑濃度降低，分相時(shí)間延長(zhǎng)。

2.2 萃銅等溫線

采用有機(jī)相與料液多次接觸法(飽和法)繪制銅的萃取等溫線。試驗(yàn)條件：料液中銅濃度8.76g/L，pH 1.58，萃取劑濃度30%，相比1∶1，振蕩時(shí)間5 min，室溫，試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

圖3 銅的萃取等溫線

由圖3可知，當(dāng)Lix984NC和Mextral984NC萃取劑濃度為30%時(shí)，其萃銅飽和容量分別約為19.76 g/L和19.37 g/L。兩種萃取劑與含銅料液首次接觸時(shí)分相很快，均在90 s內(nèi)；第二次接觸時(shí)分相時(shí)間均超過5 min，且兩相界面出現(xiàn)3相；當(dāng)兩種萃取劑萃銅量接近有機(jī)相飽和容量時(shí)，分相速度變快。在多次接觸萃取過程中，Mextral984NC萃取劑分相速度快于Lix984NC。

2.3 硫酸反萃負(fù)載銅有機(jī)相

30%的Lix984NC和30%的Mextral984NC負(fù)載有機(jī)相中銅濃度分別為19.79 g/L和19.82 g/L，反萃劑為180 g/L的硫酸溶液，在相比1∶1、室溫的條件下混合振蕩5 min，銅的反萃率分別為81.05%和80.32%。在反萃過程中，Mextral984NC的分相速度明顯快于Li984NC萃取劑。

2.4 Lix984NC和Mextral984NC混合萃銅

考察了兩種萃取劑濃度在30%的條件下，按不同比例混合后萃銅效果。試驗(yàn)條件：料液中銅濃度7.79 g/L，pH 1.55，相比1∶1，振蕩時(shí)間5 min，室溫。試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 Lix984NC和Mextral984NC混合萃銅試驗(yàn)結(jié)果

由表2可知：Lix984NC和Mextral984NC萃取劑混合萃銅，混合比例對(duì)銅萃取率影響不大。在相比1∶1條件下，兩種萃取劑任意體積混合比萃銅后，萃余液中銅濃度降至0.25 g/L以下，單級(jí)萃取率均高于96.78%。在萃銅過程中，有機(jī)相和水相分相時(shí)間在80～125 s之間，分相后水相清澈。

2.5 連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)中試試驗(yàn)

在條件試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)30%的Lix984NC和30%的Mextral984NC萃取劑進(jìn)行連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)萃銅中試試驗(yàn)。反萃劑(貧銅電解液)濃度35 g/L，采用的相比如表3和表5所示，試驗(yàn)穩(wěn)定后的結(jié)果如表4和表6所示。

表3 銅濃度約為6 g/L時(shí)試驗(yàn)相比

表4 銅濃度約為6 g/L時(shí)萃銅試驗(yàn)結(jié)果

表5 銅濃度約為7 g/L時(shí)試驗(yàn)相比

表6 銅濃度約為7 g/L時(shí)萃銅試驗(yàn)結(jié)果

由表3和表4可知，Mextral984NC和Lix984NC萃取劑中試過程中相比設(shè)置大致相當(dāng)。由表5和表6可知，當(dāng)料液中銅濃度約在6 g/L和7 g/L時(shí)，Mextral984NC和Lix984NC萃銅后萃余液1銅濃度相差不大，Mexteal984NC萃取劑萃銅后萃余液3銅濃度略微高于Lix984NC。出現(xiàn)上述結(jié)果，可能是因?yàn)镸extral984NC萃銅中試過程中料液的pH較Lix984NC低。

3 結(jié)論

(1)當(dāng)Lix984NC和Mextral984NC萃取劑濃度相同時(shí)，其單級(jí)萃銅能力相同。

(2)兩種萃取劑濃度為30%時(shí)，Lix984NC萃取劑萃銅飽和容量略高于Mextral984NC。Mextral984NC萃取劑在萃取和反萃過程中分相速度快于Lix984NC萃取劑。

(3)Lix984NC和Mextral984NC萃取劑混合萃銅，混合比例對(duì)銅萃取率沒有影響。

(4)當(dāng)料液中銅濃度為6～7 g/L，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)中試過程中兩種萃取劑萃銅能力相差不大。

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荷蘭Metalcorp礦業(yè)公司計(jì)劃在幾內(nèi)亞開采鋁土礦并建設(shè)氧化鋁廠

荷蘭Metalcorp礦業(yè)公司計(jì)劃啟動(dòng)在幾內(nèi)亞幾處鋁土礦的基建項(xiàng)目。公司在幾內(nèi)亞注冊(cè)成立的幾內(nèi)亞法人企業(yè)名為：Société de Bauxite de Guinée， SBG。

2008年12月，SBG從幾內(nèi)亞礦業(yè)部獲得了4張?zhí)降V權(quán)證，4個(gè)礦區(qū)地塊分別位于幾內(nèi)亞3個(gè)省境內(nèi)，即KINDIA省、PITA省和DALABA省。4個(gè)礦區(qū)的面積合計(jì)約2 000 km2。2012年11月探礦權(quán)證到期后第一次獲得延期更新，按照幾內(nèi)亞《礦產(chǎn)法》規(guī)定，退還給幾內(nèi)亞一半的礦區(qū)面積。2015年3月，探礦權(quán)證第二次獲得延期更新，再次退還一半的礦區(qū)面積。第二次延期后的探礦權(quán)證有效期至2017年3月。目前SBG公司掌握的礦區(qū)面積為502 km2。在這502 km2的礦區(qū)里，經(jīng)過8年的勘探，已探明的、具有商業(yè)開采價(jià)值的鋁土礦儲(chǔ)量為3億t。

荷蘭Metalcorp礦業(yè)公司的投資開采計(jì)劃： 投資20億美元，分二期建設(shè)。 第一期2017年第二季度動(dòng)工，2019年完工，形成年產(chǎn)300萬(wàn)t鋁土礦的能力。第二期2020年建成一家年產(chǎn)160萬(wàn)t氧化鋁工廠。 第一期和第二期基建同時(shí)開工，分步完成。基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)內(nèi)容為：年產(chǎn)160萬(wàn)t的氧化鋁廠；一座火力發(fā)電廠和蒸汽廠；在科納克里自治港建設(shè)一個(gè)鋁土礦專用碼頭。

Metalcorp集團(tuán)是一個(gè)綜合性的金屬和礦業(yè)集團(tuán)，業(yè)務(wù)和客戶遍布全球各地?？偛吭O(shè)在荷蘭首都阿姆斯特丹。

Comparative study on copper extraction performance of Lix984NC and Mextral984NC

XIE Tian, LUO Jun, WANG Yong-feng, YAO Gang, WANG Han-yuan

The paper compares the copper extraction performance of Lix984NC and Mextral984NC. The impact of extractant concentration on copper extraction is studied. The extraction isotherms for two kinds of extractants are drawn, and copper loaded organic is stripped with the 180 g/L sulfuric acid solution. The result shows that the single-stage extraction capability of the two extractants with the same concentration is the same; the saturated capacity of Lix984NC is slightly higher than that of Mextral984NC when the concentration of both extractants is 30%. However, the phase separation performance of Mextral984NC is better than that of Lix984NC. According to the continuous pilot test results, the copper extraction performance of Lix984NC and Mextral984NC has little difference when copper content in leachate is 6～7 g/L.

copper extractant; Mextral984; Lix984; copper extraction performance

謝添(1985—)，男，湖南汩羅人，碩士，工程師，從事有色冶金生產(chǎn)管理及技術(shù)研發(fā)工作。

2016-- 10-- 20

TF811

B

1672-- 6103(2017)02-- 0065-- 04