含錸結(jié)晶母液萃取提錸工藝研究

楊麗新

（江西銅業(yè)集團(tuán)有限公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

1 引言

貴溪冶煉廠錸酸銨生產(chǎn)線以銅冶煉制酸煙氣經(jīng)淋洗、富集除砷后產(chǎn)生的含錸還原終液為原料，采用萃取——結(jié)晶法［1］生產(chǎn)錸酸銨［2］產(chǎn)品。產(chǎn)品生產(chǎn)過程，在結(jié)晶工序產(chǎn)出一股含錸工藝廢液（以下簡(jiǎn)稱結(jié)晶母液），錸濃度約為2～4g/L，因雜質(zhì)元素含量高且夾帶有機(jī)相，無(wú)法返回系統(tǒng)回收利用，造成錸金屬流失。

因此，本文結(jié)合貴冶錸酸銨生產(chǎn)線現(xiàn)有生產(chǎn)工藝，對(duì)結(jié)晶母液進(jìn)行轉(zhuǎn)型——凈化后萃取提錸實(shí)驗(yàn)研究，確定工藝條件，使結(jié)晶母液得到有效轉(zhuǎn)型、凈化，實(shí)現(xiàn)錸的回收利用。

2 試驗(yàn)原料處理流程及試驗(yàn)原理

2.1 試驗(yàn)原料及處理流程

試驗(yàn)原料及典型化學(xué)成分見表1，處理流程如圖1所示。

圖1 含錸結(jié)晶母液萃取提錸工藝流程圖

表1 結(jié)晶母液典型化學(xué)成分 g/L

2.2 試驗(yàn)原理

采用N235為萃取劑、仲辛醇為調(diào)節(jié)劑、煤油為稀釋劑配制的有機(jī)相，從硫酸體系中萃取錸。

（1）通過在結(jié)晶母液中添加硫酸，控制一定的錸濃度，使溶液中錸酸銨轉(zhuǎn)型為錸酸，轉(zhuǎn)型過程的化學(xué)反應(yīng)主要有：

（2）通過過濾可有效除去結(jié)晶母液中的懸浮顆粒及酸化過程中酸堿中和反應(yīng)生成的氫氧化物沉淀，避免萃取過程發(fā)生乳化現(xiàn)象［3-5］，造成分相困難，有機(jī)相損失。

（3）酸性條件下，以錸酸根陰離子形式存在于濾液中的錸可被有機(jī)相N235選擇性萃取，從而達(dá)到與其他雜質(zhì)分離目的，萃錸反應(yīng)過程為：

3 濾液萃取提錸實(shí)驗(yàn)

3.1 溶液中錸離子濃度對(duì)錸萃取效率的影響

控制濾液酸度160g/L、萃取相比（水相∶有機(jī)相）20∶1、反應(yīng)溫度25℃、萃取時(shí)間10min、改變結(jié)晶母液錸濃度，考察濾液中錸離子的濃度變化對(duì)萃取率的影響，結(jié)果如圖2所示。

圖2 含錸濃度變化對(duì)錸萃取率的影響

從圖2可看出，濾液錸離子濃度高，有機(jī)相中自由萃取劑濃度低，萃取率降低，隨著結(jié)晶母液稀釋倍數(shù)擴(kuò)大，濾液含錸濃度下降，有機(jī)相中萃取劑相對(duì)過量，錸萃取率上升，當(dāng)濾液中錸濃度降至470mg/L時(shí)，繼續(xù)稀釋結(jié)晶降低溶液含錸濃度，萃取率提升不明顯，為防止過度稀釋溶液體積膨脹給后續(xù)處理帶來(lái)壓力，確定最佳的濾液含錸濃度為470mg/L。

3.2 濾液酸度對(duì)錸萃取率的影響

控制濾液含錸濃度470mg/L、萃取相比20∶1、反應(yīng)溫度25℃、萃取時(shí)間10min、改變?yōu)V液酸度，考察濾液酸度對(duì)錸萃取率的影響，結(jié)果如圖3所示。

圖3 濾液酸度對(duì)錸萃取率的影響

萃取反應(yīng)過程中，除發(fā)生萃錸反應(yīng)外，同時(shí)還存在著萃酸反應(yīng)，從圖3可知，濾液酸度低時(shí)，同離子效應(yīng)起主導(dǎo)作用，錸分配比隨酸度增大而提高，錸萃取率上升，當(dāng)濾液酸度升至150g/L時(shí)，繼續(xù)升高濾液酸度，受硫酸競(jìng)爭(zhēng)萃取影響［6］，錸萃取率下降，故確定最佳濾液酸度為150g/L。

3.3 萃取相比對(duì)錸萃取率的影響

控制濾酸度150g/L、含錸470mg/L、 反應(yīng)溫度25℃、萃取時(shí)間10min、改變萃取相比，考察萃取劑加入量對(duì)錸萃取率的影響，結(jié)果如圖4所示。

圖4 萃取相比對(duì)錸萃取率的影響

由圖4可知，當(dāng)萃取相比由50∶1降至20∶1過程中，隨著萃取相比的不斷減小，萃取劑濃度占比增大，錸萃取率不斷提升，當(dāng)萃取相比降至20∶1時(shí)，繼續(xù)提高有機(jī)相加入量降低萃取相比，溶液中其他元素萃取率升高［6］，導(dǎo)致錸萃取率下降，故確定最佳的萃取相比為20∶1。

3.4 反應(yīng)溫度對(duì)錸萃取率的影響

控制濾液含錸470mg/L、酸度150g/L、 萃取相比20∶1、萃取時(shí)間10min、改變萃取反應(yīng)溫度，考察反應(yīng)溫度對(duì)錸萃取效率的影響，結(jié)果如圖5所示。

圖5 反應(yīng)溫度對(duì)錸萃取率的影響

反應(yīng)過程中，濾液、有機(jī)相粘度隨溫度升高而逐漸降低，溫度升高，有機(jī)相、液相粘度降低［7］，流動(dòng)性增強(qiáng)，萃取反應(yīng)、分相效果好，萃取率高，但過高溫度會(huì)造成有機(jī)相揮發(fā)損失，同樣不利于萃取效率提升，由圖5可知，當(dāng)反應(yīng)溫度達(dá)到25℃時(shí)，繼續(xù)升高反應(yīng)溫度，錸萃取率變化不大，考慮環(huán)境溫度及能耗因素，故反應(yīng)溫度采用常溫。

3.5 反應(yīng)時(shí)間對(duì)錸萃取率的影響

控制濾液含錸470mg/L、酸度150g/L、 萃取相比20∶1、反應(yīng)溫度25℃、改變萃取反應(yīng)時(shí)間，考察反應(yīng)溫度對(duì)錸萃取效率的影響，結(jié)果如圖6所示。

由圖6可知，當(dāng)萃取過程反應(yīng)時(shí)間少于10min時(shí)，隨著反應(yīng)時(shí)間的不斷增加，錸萃取率不斷提升，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間增至10min時(shí)，繼續(xù)延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間，錸萃取率變化不大，故確定最佳的萃取反應(yīng)時(shí)間為10min。

4 結(jié)論

（1）結(jié)晶母液萃取提錸最佳工藝參數(shù)為：結(jié)晶母液稀釋至含錸470mg/L，調(diào)節(jié)溶液酸度至150g/L，過濾除去固體微粒及殘存有機(jī)相，濾液采用有機(jī)相進(jìn)行萃取，萃取相比20∶1,反應(yīng)溫度常溫，反應(yīng)時(shí)間10min；

（2）結(jié)晶母液經(jīng)稀釋、酸化轉(zhuǎn)型、過濾除雜處理后，采用有機(jī)相萃取，錸萃取率可達(dá)98%以上；

（3） 此工藝實(shí)現(xiàn)了結(jié)晶母液中錸的回收利用，流程簡(jiǎn)單，錸收率高。