銅濕法冶煉萃取劑替代試驗(yàn)研究

包玉玲，孫 康，徐文隆，賴春華，王鵬程

（1.西藏玉龍銅業(yè)股份有限公司，西藏 昌都 854000；2.青海省高原礦物加工工程與綜合利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，青海 西寧 810006）

近年來(lái)國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)穩(wěn)定增長(zhǎng)，將繼續(xù)加大對(duì)銅產(chǎn)品的需求量[1]。我國(guó)銅冶煉行業(yè)生產(chǎn)集中度大幅提升，逐步向規(guī)模化、專業(yè)化方向發(fā)展，技術(shù)裝備水平和產(chǎn)品質(zhì)量有了較大提高[2]。目前銅冶煉行業(yè)進(jìn)入新一輪的產(chǎn)業(yè)升級(jí)期，銅冶煉行業(yè)日趨集團(tuán)化、專業(yè)化、大型化和國(guó)際化；行業(yè)技術(shù)進(jìn)步加快，銅冶煉工藝設(shè)備日益向大型、高速、連續(xù)、自動(dòng)、精密、節(jié)能和環(huán)保型方向發(fā)展；銅冶煉產(chǎn)品的低成本、高精尖、高效化發(fā)展趨勢(shì)日漸明顯[3]。近年來(lái)發(fā)展較快的浸出-溶劑萃取-電積(L-SX-EW)新工藝引人關(guān)注[4，5]。目前采用這一新工藝生產(chǎn)的銅占礦產(chǎn)銅的22%。在該工藝中電積工藝是屬于成熟工藝，浸出工藝也日趨完善，而對(duì)對(duì)浸出液的分離富集仍采用傳統(tǒng)的液-液萃取技術(shù)。由于有機(jī)相存槽量大，而萃取劑又昂貴,使生產(chǎn)成本增加，如何降低萃取劑的成本，是當(dāng)前濕法冶煉行業(yè)研究的重點(diǎn)[6，7]。

1 研究現(xiàn)狀

某高原低品位氧化銅礦采用常壓攪拌浸出-濃密分離-底流CCD洗滌-含銅溶液過(guò)濾-尾渣及萃余液中和生產(chǎn)金屬銅產(chǎn)品的濕法工藝。該濕法系統(tǒng)自投產(chǎn)以來(lái)，萃電車(chē)間萃取工段所使用的萃取劑一直為北京一家公司代理的氰特公司生產(chǎn)的進(jìn)口型M5640萃取劑。M5640萃取劑雖然生產(chǎn)以來(lái)未出現(xiàn)異常，單耗指標(biāo)2017年平均為4.86公斤/噸陰極銅，2018年1～5月份平均單耗指標(biāo)5.06公斤/噸陰極銅，但存在單價(jià)偏高，且去年該公司代理權(quán)到期。為了更好的控制生產(chǎn)成本及保證后期生產(chǎn)，公司決定進(jìn)行萃取劑替代選型試驗(yàn)，尋找一家質(zhì)優(yōu)價(jià)廉相同品質(zhì)萃取劑生產(chǎn)廠家就迫在眉睫了。

2 試驗(yàn)結(jié)果

2.1 試驗(yàn)原料

試驗(yàn)料液為攪浸車(chē)間現(xiàn)生產(chǎn)產(chǎn)出的含銅浸出料液。浸出料液銅濃度6.31g/L～13.87g/L，硫酸濃度7.63g/L～14.93g/L，鐵0.87g/L～2.11g/L。

2.2 試驗(yàn)反萃取液

反萃取液為萃電車(chē)間現(xiàn)生產(chǎn)產(chǎn)出的電貧液或?qū)嶒?yàn)室配制的硫酸溶液。電貧液每次試驗(yàn)均重新取樣，電貧液銅濃度26.87g/L～33.13g/L，硫酸濃度180.55g/L～196.6g/L。實(shí)驗(yàn)室配制的硫酸溶液濃度180g/L～185g/L。

2.3 萃取劑

本次試驗(yàn)我們?nèi)‖F(xiàn)生產(chǎn)使用的、進(jìn)口、國(guó)產(chǎn)等共六種萃取劑進(jìn)行試驗(yàn)。分別按萃取劑1～6編號(hào)，萃取劑-1#為現(xiàn)生產(chǎn)中使用的M5640，2#為進(jìn)口CHEMOREXCP-150，3#、4#為L(zhǎng)IX984N和LIX973NS-LV，5#為Mextral 5640H，6#為DZ984N，前四種都為進(jìn)口，后兩種為國(guó)產(chǎn)。

表1 萃取劑型號(hào)及編號(hào)

2.4 有機(jī)相的配置

六種萃取劑與生產(chǎn)使用110號(hào)稀釋劑分別配制成11種濃度為15%（體積濃度）的有機(jī)相進(jìn)行萃取、反萃取試驗(yàn)。有機(jī)相成份及編號(hào)見(jiàn)表2。

表2 有機(jī)相組成及試驗(yàn)編號(hào)

2.5 萃取試驗(yàn)方案

取有機(jī)相400ml～700ml倒入燒杯中，啟動(dòng)攪拌（攪拌槳?jiǎng)偨胗袡C(jī)相中），倒入同體積高銅料液，開(kāi)始計(jì)時(shí)，攪拌3分鐘后，停止攪拌，開(kāi)始分相時(shí)間記錄，當(dāng)分相結(jié)束后，記錄分相結(jié)束時(shí)間。

分相結(jié)束后把有機(jī)相與水相倒入分液漏斗靜置5分鐘，將水相、有機(jī)相分別排入燒杯中，第一次萃取結(jié)束。用第一次萃取后的負(fù)載有機(jī)相重復(fù)進(jìn)行第二次、第三次萃取。將每次萃取的萃余液分別取樣，化驗(yàn)銅濃度。最終萃取后的有機(jī)相為負(fù)載有機(jī)相。

2.6 反萃試驗(yàn)方案

將第一組負(fù)載有機(jī)相倒入燒杯中，啟動(dòng)攪拌（攪拌槳?jiǎng)偨胗袡C(jī)相中），倒入相同體積反萃液，開(kāi)始計(jì)時(shí)，攪拌3分鐘后，停止攪拌，開(kāi)始分相時(shí)間記錄。

分相結(jié)束后把有機(jī)相與水相倒入分液漏斗靜置5分鐘，把分液漏斗中的反萃液、有機(jī)相分別排入燒杯中，第一次反萃取完成。用第一次反萃取后的有機(jī)相重復(fù)進(jìn)行第二次反萃取操作。對(duì)每次反萃液取樣，化驗(yàn)其銅濃度。最后一次反萃有機(jī)相為空載有機(jī)相。

2.7 試驗(yàn)結(jié)果

2.7.1 萃取、反萃效率

11種有機(jī)相的萃取率、反萃取率（單位：%）統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析見(jiàn)下圖1。

圖1 11種有機(jī)相的萃取率、反萃取率數(shù)據(jù)圖

從上圖中可以看出萃取劑-4#的萃取率最大，73.88%，萃取劑-1#與萃取劑-4#混合后的有機(jī)相8萃取率為72.93%，比有機(jī)相1高出2.44個(gè)百分點(diǎn)；萃取劑-3#萃取率69.57%，反萃率71.24%，萃取劑-6#的萃取率69.87%，反萃取率70.94%，兩者指標(biāo)差異不大；萃取劑-1#萃取率70.49%，反萃取率70.41%，萃取劑-2#萃取率71.34%，反萃取率69.54%、萃取劑-5#萃取率71.07%，反萃取率70.33%，萃取率最高與最低相差0.85個(gè)百分點(diǎn)，反萃率最高與最低相差0.87個(gè)百分點(diǎn)。從以上數(shù)據(jù)可以看出萃取劑-1#、萃取劑-2#、萃取劑-5#的指標(biāo)較為接近，且萃取率與反萃取率指標(biāo)波動(dòng)不大。

2.7.2 有機(jī)相負(fù)載量、凈銅傳遞量

11種有機(jī)相的有機(jī)相負(fù)載量、凈銅傳遞量（單位：g/L）試驗(yàn)的數(shù)據(jù)分析見(jiàn)下圖2。

圖2 11種有機(jī)相的有機(jī)相負(fù)載量、凈銅傳遞量數(shù)據(jù)圖

有機(jī)相4的萃取能力最強(qiáng)，同等條件下有機(jī)相4銅負(fù)載量最大，9.01g/L。有機(jī)相4反萃最弱，因銅負(fù)載量最大，致使有機(jī)相4凈銅傳遞量最高。

2.7.3 分相速度

11種有機(jī)相的萃取分相速度、反萃分相速度（單位：秒）試驗(yàn)的數(shù)據(jù)分析見(jiàn)下圖3。

圖3 11種有機(jī)相的萃取分相速度、反萃分相速度數(shù)據(jù)圖

萃取劑-3#、萃取劑-4#、萃取劑-6#萃取分相時(shí)間及反萃分相時(shí)間均較長(zhǎng)，萃取劑-1#、萃取劑-2#、萃取劑-5#萃取分相時(shí)間相差不大，反萃取分相時(shí)間有一定差異；萃取分相速度、反萃分相速度5與1最接近，分相時(shí)間短，速度快。

2.7.4 萃余液含銅

有機(jī)相經(jīng)過(guò)兩級(jí)萃取后萃余液含銅指標(biāo)見(jiàn)表2（單位：克/升）。

表2 有機(jī)相兩級(jí)萃取后萃余液含銅

從上表可以看出：有機(jī)相-3萃余液含銅達(dá)0.56g/L，有機(jī)相4、5萃余液含銅最低，僅0.39g/L，兩者差0.17g/L，萃余液含銅有差異，均能滿足條件。綜合判定有機(jī)相4、5此項(xiàng)指標(biāo)最佳。

3 試驗(yàn)結(jié)論

（1）萃取率、銅負(fù)載量、精銅傳遞量分析：萃取劑-4#指標(biāo)最好，萃取劑-3#、萃取劑-6#指標(biāo)一般，萃取劑-1#、萃取劑-2#、萃取劑-5#三者指標(biāo)較為接近。

（2）分相時(shí)間分析：萃取劑-3#、萃取劑-4#、萃取劑-6#萃取及反萃取均較長(zhǎng)。萃取劑-5#萃取分相時(shí)間最短，萃取劑-1#反萃取分相時(shí)間最短。

（3）根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，萃取劑-1#、2#、5#效果最佳，建議選用萃取劑-2#或5#作替代，但萃取劑-2#為進(jìn)口代理型，萃取劑-5#為國(guó)產(chǎn)型，從性價(jià)比考慮建議優(yōu)先選用萃取劑-5#，即Mextral 5640H。