譚 令，陳海清，溫俊杰，蘇 莎，劉 俊，王智友

（湖南有色金屬研究院，湖南長(zhǎng)沙 410100）

鈷鎳渣綜合回收后結(jié)晶母液萃取回收銅研究

譚 令，陳海清，溫俊杰，蘇 莎，劉 俊，王智友

（湖南有色金屬研究院，湖南長(zhǎng)沙 410100）

介紹了株洲冶煉集團(tuán)股份有限公司二段凈化渣選擇性分離鋅、浸出液結(jié)晶銅后的結(jié)晶母液采用30%CP－150＋70%煤油萃取劑體系萃取銅，用3 mol／L硫酸作為反萃劑，銅的萃取率為99.68%（二級(jí)），銅的反萃率為98.01%。

鈷鎳渣；萃取劑；反萃劑

株洲冶煉集團(tuán)股份有限公司在鋅冶煉采用鋅精礦常壓富氧直接浸出—凈化—電積生產(chǎn)電鋅中，為保證電積鋅的質(zhì)量必須控制進(jìn)入電積新液中的雜質(zhì)含量。目前采用一段加鋅粉凈化除銅、二段加砷鹽及鋅粉凈化除鈷鎳及進(jìn)一步除銅、三段加鋅粉凈化除鎘的生產(chǎn)工藝，控制電積新液中的雜質(zhì)含量［1～5］。

在二段凈液過(guò)程中有大量含鈷、鎳及銅的凈化渣產(chǎn)生，并且由于在該凈化段加砷鹽凈化鈷、鎳，渣中同時(shí)還含有部分砷。在對(duì)二段凈化渣的處理中，渣通過(guò)浸出選擇性分離鋅后，浸出液中的銅通過(guò)結(jié)晶，結(jié)晶母液中依然含有一定量的銅，本文采用溶劑萃取法回收結(jié)晶母液中的銅，針對(duì)該結(jié)晶母液，進(jìn)行不同萃取劑的篩選，提出采用CP－150提取銅，并研究了影響萃取的主要因素［6～8］。

1 試 驗(yàn)

1.1 原 料

本試驗(yàn)原料為二段凈化渣通過(guò)浸出選擇性分離鋅、浸出液結(jié)晶銅后得到的結(jié)晶母液，其主要成分見表1。

表1 萃取原液主要成分g／L

從表1可以看出，該萃取原液的主要特點(diǎn)為：（1）萃取原液中Cu2＋濃度較高；（2）萃取原液中Zn2＋濃度較高。

1.2 試 劑

試驗(yàn)所用試劑包括：萃取劑、稀釋劑（煤油）、反萃劑（硫酸溶液）、洗滌液（稀酸溶液）。

1.3 試驗(yàn)方法

銅萃取試驗(yàn)在分液漏斗中進(jìn)行。分別按一定的比例要求，用量筒量取有機(jī)溶劑和萃取原液分別加入分液漏斗中，混合后靜置分相，水相送檢測(cè)；反萃是將負(fù)載有機(jī)相與反萃劑混合，振蕩混合后靜置分相，水相送檢測(cè)。

2 結(jié)果與討論

2.1 萃取劑的選擇

試驗(yàn)選擇了AD－100、CP－150、N－903三種萃取劑進(jìn)行對(duì)比。萃取試驗(yàn)條件：O／A＝2∶1（有機(jī)相50 mL，萃取原液25 m L），震蕩時(shí)間t＝5 min，萃取級(jí)數(shù)2級(jí)，分相時(shí)間5 min，溫度15℃。試驗(yàn)結(jié)果見表2。

由表2可知，AD－100對(duì)銅的萃取率為95.98%，CP－150對(duì)銅的萃取率為96.85%，N－902對(duì)銅的萃取率為96.49%，因此，CP－150對(duì)銅的萃取效果最好。從對(duì)其它元素的萃取率分析，幾種萃取劑均對(duì)砷不萃取，以CP－150對(duì)鋅的萃取率最大。通過(guò)萃取試驗(yàn)現(xiàn)象及對(duì)各種萃取劑的反萃探索試驗(yàn)現(xiàn)象的觀察，CP－150具有更好的萃取性能。綜合考慮各種因素，確定沉砷后液銅的萃取劑為CP－150。

2.2 萃取劑濃度對(duì)萃取的影響

用CP－150為萃取劑，對(duì)比了萃取劑20%＋煤油80%、萃取劑30%＋煤油70%、萃取劑40%＋煤油60%三種萃取體系下，對(duì)銅的萃取效果。萃取試驗(yàn)條件：O／A＝2／1（有機(jī)相100 mL，料液50 mL），震蕩時(shí)間t＝5 min，萃取級(jí)數(shù)＝2，分相時(shí)間＝5 min，T＝9℃。試驗(yàn)結(jié)果見表3。

表2 銅萃取劑選擇試驗(yàn)結(jié)果

表3 不同萃取劑濃度萃銅試驗(yàn)結(jié)果

由表3可知，銅的萃取率隨著萃取體系中萃取劑濃度的增大，呈上升趨勢(shì)。但CP－150的密度為0.95～0.97之間，與水的密度相近，當(dāng)體系中萃取劑濃度過(guò)大時(shí)，可能會(huì)造成分相困難。通常的萃取體系中一般選擇15%～20%的萃取劑濃度，但由于試驗(yàn)所用溶液為銅的濃溶液，萃取體系中萃取劑的濃度太小，可能會(huì)存在萃取不完全，或?qū)е螺腿〖?jí)數(shù)增加，生產(chǎn)效率降低的問題。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果30%的萃取劑濃度銅的一次萃取率即可達(dá)到93.84%，與40%的萃取劑濃度的試驗(yàn)結(jié)果O／A相差不大。因此，沉砷后液銅的萃取選擇萃取體系為30%有機(jī)相＋70%煤油。

2.3 相比對(duì)萃取的影響

對(duì)比了O／A分別為1／1（有機(jī)相50 mL，料液50 mL）、2／1（有機(jī)相100 mL，料液50 mL）及3／1（有機(jī)相150 mL，料液50 m L）的條件下銅的萃取效果。萃取試驗(yàn)條件：萃取體系＝萃取劑30%＋煤油70%，震蕩時(shí)間t＝5 min，萃取級(jí)數(shù)＝1，分相時(shí)間＝5 min，T＝5℃。試驗(yàn)結(jié)果見表4。

由表4可知，O／A較大時(shí)，相當(dāng)于萃取劑的用量增大，由于體系中萃取劑含量高，所以較大的O／A可獲得較高的銅的萃取率。但在萃取過(guò)程中O／A通?？刂圃?～3之間，O／A過(guò)大可能會(huì)影響有機(jī)相與水相的分離時(shí)間。由試驗(yàn)結(jié)果可以看出，在O／A＝2／1時(shí)銅的一次萃取率與O／A＝3／1時(shí)相差不大，所以確定萃銅O／A為2／1。

2.4 振蕩時(shí)間對(duì)萃取的影響

對(duì)比了振蕩時(shí)間分別為3 min、5 min、8 min、10 min的條件下銅的萃取效果。萃取試驗(yàn)條件：萃取體系＝萃取劑30%＋煤油70%，O／A＝2／1（有機(jī)相100 mL，料液50 mL），萃取級(jí)數(shù)＝1，分相時(shí)間＝5 min，T＝7℃。試驗(yàn)結(jié)果見表5。

表5 振蕩時(shí)間試驗(yàn)結(jié)果

由表5可知，隨著振蕩時(shí)間的增加，銅的萃取率呈增大趨勢(shì)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，5 min、8 min及10 min的結(jié)果相差不大，表明振蕩時(shí)間5 min即可達(dá)到萃取的平衡點(diǎn)。

2.5 萃取級(jí)數(shù)對(duì)萃取的影響

采取二級(jí)萃取考察了萃銅效果，以及對(duì)其它元素的萃取率。萃取試驗(yàn)條件：萃取體系＝萃取劑30%＋煤油70%，O／A＝2／1（100 mL有機(jī)相＋50 mL水相），振蕩時(shí)間t＝10 min，分相時(shí)間＝5 min，T＝7℃。試驗(yàn)結(jié)果見表6。

表6 萃取級(jí)數(shù)試驗(yàn)結(jié)果

由表6可以看出，兩級(jí)萃取即可獲得99.68%銅的萃取率。且鈷、鎳不被萃，鋅有少量被萃。

2.6 反萃劑濃度對(duì)反萃的影響

根據(jù)試驗(yàn)要求，銅以硫酸銅的形式回收，本次試驗(yàn)選擇硫酸作為反萃劑，試驗(yàn)考察了2.0 mol／L、3.0 mol／L、4.0 mol／L硫酸作反萃劑的反萃效果。

將在萃取體系為30%萃取劑＋70%煤油、O／A＝2／1（100 mL有機(jī)相＋50 m L水相）、振蕩時(shí)間t＝5 min、T＝7℃、分相時(shí)間＝5 min的條件下萃取的有機(jī)相分別用2.0 mol／L、3.0 mol／L、4.0 mol／L的硫酸進(jìn)行反萃。

反萃條件為：O／A＝4／1（100 mL有機(jī)相＋25 m L反萃劑）、反萃振蕩時(shí)間t＝5 min、T＝7℃、分相時(shí)間＝5 min、反萃級(jí)數(shù)2級(jí)，試驗(yàn)結(jié)果見表7。

表7 反萃劑濃度試驗(yàn)結(jié)果

由表7可以看出，在反萃條件O／A＝4／1的條件下，采用2級(jí)反萃，2.0 mol／L、3.0 mol／L、4.0 mol／L的硫酸濃度，反萃率分別可達(dá)到95.85%、98.01%、98.86%，2.0 mol／L的硫酸濃度即可獲得較好的反萃效果，3.0 mol／L硫酸濃度的反萃效果與4.0 mol／L的反萃效果相差不大。為保證反萃完全，可選擇3.0 mol／L的硫酸作為反萃劑。

3 結(jié) 論

1.通過(guò)對(duì)AD－100、CP－150、N－903三種萃取劑進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，選擇CP－150作為結(jié)晶母液銅的萃取劑。

2.以CP－150為萃取劑進(jìn)行結(jié)晶母液銅的萃取，萃取體系選擇30%萃取劑＋70%煤油、O／A選擇為2／1、振蕩時(shí)間為5 min、2級(jí)萃取。

3.選擇3.0 mol／L硫酸為反萃劑，反萃O／A選擇4／1、反萃振蕩時(shí)間為5 min，2級(jí)反萃。

4.在上述技術(shù)條件下，銅的萃取率為99.68%，銅的反萃率為98.01%，達(dá)到了試驗(yàn)?zāi)康摹?/p>

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Experimental Researches on Extraction and Reusing of Copper from Comprehensive Recovery Mother Liquor of Cobalt and Nickel Slag

TAN Ling，CHEN Hai-qing，WEN Jun-jie，SU Sha，LIU Jun，WANG Zhi-you
（Hunan Research Institute of NonferrousMetals，Changsha 410100，China）

This paper introduces extracting zinc from sec purification residue of Zhuzhou Smelting Group by using selective separation，then leaching solution used to crystallize copper to obtain crystal liquor.By using 30%CP－150＆70%kerosene extraction system，then using 3mol／L sulfuric acid as stripping agent in crystal liquor，the extraction rate of copper is 99.68%（two stage），copper stripping rate is 98.01%.

cobalt and nickel slag；extracting agent；stripping agent

TF804.2

A

1003－5540（2016）05－0034－03

2016－07－19

譚 令（1983－），男，工程師，主要從事資源綜合回收、新材料研發(fā)等工作。