冶金百科 | 銅冶金-濕法煉銅小知識(shí)（四）

2023-09-04 10:23:23 來(lái)源：中冶有色技術(shù)網(wǎng)

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簡(jiǎn)介：如何測(cè)定最低萃取平衡pH值? 答：取待處理的礦石樣品，用稀硫酸浸出后制備含銅為2.0g/L的20L浸出料液;在1.0L燒杯中用硫酸分別調(diào)節(jié)pH值為0.5、1.0、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0。配制體積分?jǐn)?shù)為5%的萃取劑有機(jī)相2.0L,備用。每一個(gè)pH值的料液與等體積的有機(jī)相倒入200mL的分液漏斗中震蕩3min,分相達(dá)到平衡后放出水相，再分別倒入相同pH值的料液進(jìn)行萃取，反復(fù)萃取3次以上，測(cè)定負(fù)載有機(jī)相中含銅濃度，繪制pH-負(fù)載有機(jī)相銅離子濃度曲線。

如何測(cè)定最低萃取平衡pH值?

答：取待處理的礦石樣品，用稀硫酸浸出后制備含銅為2.0g/L的20L浸出料液;在1.0L燒杯中用硫酸分別調(diào)節(jié)pH值為0.5、1.0、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0。配制體積分?jǐn)?shù)為5%的萃取劑有機(jī)相2.0L,備用。每一個(gè)pH值的料液與等體積的有機(jī)相倒入200mL的分液漏斗中震蕩3min,分相達(dá)到平衡后放出水相，再分別倒入相同pH值的料液進(jìn)行萃取，反復(fù)萃取3次以上，測(cè)定負(fù)載有機(jī)相中含銅濃度，繪制pH-負(fù)載有機(jī)相銅離子濃度曲線。從曲線中可以看出不同料液pH值得到的不同萃取率指標(biāo)。此方法能夠篩選出所需要的萃取劑，如果要考察鐵離子共萃情況，在料液、萃余液、反萃液中化驗(yàn)分析鐵離子，得到綜合效果最佳的萃取劑。

如何測(cè)定萃取的平衡時(shí)間?

答：取待處理的礦石樣品，用稀硫酸浸出后制備含銅為2.0g/L、pH值為1.7的20L浸出料液;配制體積分?jǐn)?shù)為5%的萃取劑有機(jī)相2.0L,備用。萃取相比為1:1,萃取時(shí)間分別為5s、10s、15s、20s、25s、30s、35s、40s、45s、50s、55s、60s。分相后，放出萃余液，分別測(cè)定萃余液含銅，計(jì)算不同萃取時(shí)間點(diǎn)的萃取率。繪制萃取率與萃取平衡時(shí)間關(guān)系曲線圖。該參數(shù)可以用于萃取劑選擇的依據(jù)，用于萃取器混合室設(shè)計(jì)的技術(shù)參數(shù)。

如何進(jìn)行最佳洗滌條件測(cè)定?

答：如果浸出料液中雜質(zhì)離子濃度較高，對(duì)負(fù)載有機(jī)相洗滌要進(jìn)行不同硫酸濃度的洗滌試驗(yàn)研究，即在5g/L、10g/L、15g/L、20g/L、25g/L、30g/L硫酸濃度下，分別與負(fù)載有機(jī)相按照1:1體積比進(jìn)行震蕩混合3min。分相后，放出洗滌液，分別取樣測(cè)定鐵、銅等離子濃度。選擇銅不被反萃、雜質(zhì)洗滌脫出率最高的方案實(shí)施。依次進(jìn)行洗滌相比、洗滌混合時(shí)間、洗滌循環(huán)雜質(zhì)濃度控制方法的實(shí)驗(yàn)研究。

影響銅萃取平衡的主要因素有哪些?

答：影響銅萃取平衡的主要因素有：

(1)料液的pH值。對(duì)于銅濕法生產(chǎn)工藝，萃取的銅濃度越高，萃取交換后硫酸釋放到萃余液中的數(shù)量越多，萃取體系的pH值越低。當(dāng)體系中的硫酸濃度較高時(shí)，化學(xué)反應(yīng)向生成硫酸銅的方向進(jìn)行，即pH≤1.0時(shí)，萃取不能正常進(jìn)行。當(dāng)萃取劑濃度不變時(shí)，要提高萃取率就必須適當(dāng)提高浸出料液的pH值。但是pH值過(guò)高，金屬離子會(huì)發(fā)生水解沉淀反應(yīng)，F(xiàn)e3⁺生成F_e(OH)₃膠體沉淀，容易堵塞堆場(chǎng)孔隙，造成浸出率下降，萃取絮凝物增加。

(2)萃取劑濃度的影響。當(dāng)料液的pH值在最佳萃取率范圍，料液含銅及他離子濃度基本不變的條件下，萃取率隨著萃取劑濃度增加而增加。在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)萃取率降低，其中一個(gè)主要的因素就是測(cè)定有機(jī)相中萃取劑的濃度，如果萃取劑濃度降低后，要及時(shí)在萃取流程中補(bǔ)加萃取劑，才能保證萃取效率，降低生產(chǎn)成本。在生產(chǎn)過(guò)程中萃取工序會(huì)產(chǎn)生絮凝物，有機(jī)物降解，如果取劑濃度過(guò)高，會(huì)增加噸銅萃取劑單耗，控制合適的萃取劑濃度才能取得最佳技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

(3)反萃劑酸度的影響。在反萃工序中，反萃劑硫酸濃度一般為150~180g/L反萃時(shí)氫離子與銅離子進(jìn)行交換，即反萃劑中的氫離子濃度降低，銅離子濃度升高，含銅負(fù)載有機(jī)相釋放出銅離子，得到氫離子。在電積過(guò)程中雖然會(huì)產(chǎn)生硫酸，理論計(jì)算每電積1t銅可以產(chǎn)生1.54t硫酸，能夠與反萃取交換硫酸持平。電積富液中如果不補(bǔ)加硫酸，會(huì)導(dǎo)致反萃效率降低，再生有機(jī)相中殘留的銅離子濃度升高，萃取效率降低。因此，電尾液要及時(shí)補(bǔ)加硫酸至150～180g/L,確保萃取一反萃工序的正常作業(yè)。

(4)溫度對(duì)萃取的影響。萃取工序中，一般溫度(1～30℃)常壓下能夠正常完成萃取一反萃工作，前提條件就是不能冰凍。對(duì)于Lix84-I萃取鎳過(guò)程中，反萃條件較為苛刻，反萃劑中硫酸濃度5~15g/L,反萃溫度1～30℃,溫度對(duì)鎳反萃過(guò)程較為敏感。

(5)料液中含銅濃度影響。萃取平衡時(shí)，游離萃取劑的濃度為：

C_HRF = C_HRT - CM_Rn (3-33)

式中，C_HRF 為游離萃取劑的濃度; C_HRT 為萃取劑的總濃度; C_MRn為萃取劑與金屬形成萃合物的濃度。

如果料液中銅濃度增加，在其他條件不變時(shí)，游離萃取劑的濃度減少，萃取分配比下降，直到萃取劑完全飽和后導(dǎo)致萃取率下降。因此，萃取過(guò)程中料液中銅濃度增加時(shí)，要及時(shí)補(bǔ)加萃取劑或增加有機(jī)相與浸出料液萃取混合比例，才能提高萃取率指標(biāo)。

什么是改性劑，工業(yè)上常用的改性劑可分為哪幾類?

答：為了調(diào)節(jié)萃取劑的性質(zhì)，在配制有機(jī)相時(shí)，往往需要在其中加入其他有機(jī)化合物，這種化合物稱為改性劑。工業(yè)上采用的改性劑大致可以分為4類：

(1)壬基酚。Acorga P50采用壬基酚作為改性劑，由于壬基酚可以與2-羥基肟通過(guò)氫鍵形成締合物，從而降低羥肟在有機(jī)相中的活度，調(diào)節(jié)它的萃取和反萃性質(zhì)。

(2)醇類。多支鏈的十三醇用作Lix 860及Acorga P50的改性劑，同樣濃度的負(fù)載有機(jī)相中反萃銅，反萃后十三醇為改性劑的有機(jī)相比加有同樣濃度的壬基酚約低一半。

(3)酯類。Acorga公司近些年生產(chǎn)的萃取劑以酯類作為改性劑，使萃取劑M5640據(jù)稱不但有較好的反萃性能，而且銅鐵選擇性質(zhì)有較大的改進(jìn)。Acorga

性、萃取、反萃、分相速度及在工業(yè)中的使用壽命均優(yōu)于過(guò)去的牌號(hào)，已經(jīng)成為該公司當(dāng)前最主要的產(chǎn)品。

(4)混合羥肟。為了避免加入其他化合物給萃取劑在使用過(guò)程中造成不期望的副作用，漢高公司將萃取能力較弱的2-羥基苯酮肟加入到苯甲醛肟中，以達(dá)到所期望的萃取和反萃能力。研究表明，混合物的萃取和反萃能力并不僅是兩種萃取劑的簡(jiǎn)單加和。雖然混合羥肟避免引入其他改性劑可能帶來(lái)的問(wèn)題，但是有些羥肟本身也逐漸水解，同樣會(huì)帶來(lái)使用過(guò)程中有機(jī)組成的逐漸變化，產(chǎn)生不良影響。

什么是相間污物和乳化，相間污物的組成是什么?

答：任何溶劑萃取系統(tǒng)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)轉(zhuǎn)之后都會(huì)產(chǎn)生一些絮凝狀的污物，依據(jù)其密度不同，可能漂浮在兩相之間或者某一相之中，甚至沉于槽底，通常將這些絮凝物稱為污物或者相間物。乳化則是指水相中帶有大量有機(jī)相的微小液滴，使透光率因?yàn)樯⑸涠陆档默F(xiàn)象。

相間污物由有機(jī)相、水相及固體組成，有時(shí)還有氣體。固體成分不定，多包括所處理的礦以及硅酸鹽。固體顆粒粒徑一般小于1μm,這些固體顆粒多由料液帶入。許多固體顆粒的表面性質(zhì)復(fù)雜，使它既能夠與極性的水相結(jié)合，又能夠與有機(jī)相中萃取劑或改性劑基團(tuán)相互作用而結(jié)合，因而形成多種物質(zhì)組成的絮凝物。

如何減少相間污物的產(chǎn)生?

答：減少相間污物的關(guān)鍵因素是降低料液中的固體含量，因此，有時(shí)候料液澄清之后還需要經(jīng)過(guò)過(guò)濾才能進(jìn)萃取槽，工廠過(guò)濾通常采用沙濾。大多萃取廠的固體要求低于10-3%。另外，露天的澄清槽應(yīng)加防塵蓋。

(1)減少腐殖酸、木質(zhì)素進(jìn)入萃取系統(tǒng);盡量少用高分子絮凝劑、電解添加劑等。在必須使用時(shí)，需要非常謹(jǐn)慎地進(jìn)行試驗(yàn)和篩選。

(2)正確設(shè)計(jì)和操作萃取設(shè)備是另一關(guān)鍵，液滴過(guò)細(xì)分散或者卷入空氣都會(huì)加劇乳化及污物的形成。

工業(yè)上羥肟類銅萃取劑主要有哪些?

答：工業(yè)上羥肟類銅萃取劑見(jiàn)表3-11。