劉大方，華宏全，楊坤彬，史誼峰，舒 波，范興祥，向成喜

(1.昆明理工大學(xué) 冶金與能源學(xué)院，云南 昆明 650093；2.云南銅業(yè)股份有限公司，云南 昆明 650102；3.昆明冶金高等專科學(xué)校 冶金材料學(xué)院，云南 昆明 650033)

從鉛冰銅氧化焙燒產(chǎn)物酸浸液中溶劑萃取銅

劉大方1,2，華宏全2，楊坤彬2，史誼峰2，舒 波2，范興祥3，向成喜2

(1.昆明理工大學(xué) 冶金與能源學(xué)院，云南 昆明 650093；2.云南銅業(yè)股份有限公司，云南 昆明 650102；3.昆明冶金高等?？茖W(xué)校 冶金材料學(xué)院，云南 昆明 650033)

研究了用ZJ988萃取劑從鉛冰銅氧化焙燒產(chǎn)物的硫酸浸出液中萃取銅，考察了萃原液酸度、有機(jī)相組成、相比、混合時(shí)間、萃取級(jí)數(shù)對(duì)銅萃取率的影響，以及硫酸濃度、反萃取相比對(duì)銅反萃取率的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明：萃原液酸度對(duì)銅萃取率影響明顯；在常溫、有機(jī)相ZJ988體積分?jǐn)?shù)40%、萃原液pH=1.0、相比VO/VA=4/1、混合時(shí)間5 min、7級(jí)萃取條件下，銅萃取率達(dá)98.11%；對(duì)負(fù)載有機(jī)相用硫酸溶液反萃取，在硫酸質(zhì)量濃度240 g/L、相比VO/VA=8/1、混合時(shí)間3 min、2級(jí)反萃取條件下，銅反萃取率達(dá)94.07%，回收效果較好。

鉛冰銅；焙燒；浸出液；ZJ988；銅；萃??；反萃取

鼓風(fēng)爐冶煉粗鉛副產(chǎn)物鉛冰銅經(jīng)氧化焙燒、硫酸浸出獲得含銅、鐵、銦浸出液，其中的銅可采用溶劑萃取法高效提取[1]。從含銅溶液中溶劑萃取銅的相關(guān)研究已有很多，可選用的萃取劑也較多[2-7]。為了從浸出液中高效分離銅而不影響后續(xù)萃取銦，研究了用ZJ988作萃取劑萃取銅，考察了各種因素對(duì)銅萃取和反萃取的影響。

1 試驗(yàn)部分

1.1試驗(yàn)原料

試驗(yàn)原料為某鼓風(fēng)爐冶煉粗鉛副產(chǎn)物鉛冰銅。鉛冰銅經(jīng)硫酸化焙燒后用硫酸浸出，獲得含銅、鐵、銦的浸出液。浸出液(萃原液)組成見(jiàn)表1，pH接近1.0。

表1 萃原液成分 g/L

1.2試驗(yàn)儀器與試劑

儀器：數(shù)顯恒溫水浴鍋(XMTD-204，金壇市精達(dá)儀器制造有限公司)，精密增力電動(dòng)攪拌器(JJ-1，金壇市城東新瑞儀器廠)，循環(huán)水式真空泵(SHB-A，北京中興偉業(yè)儀器有限公司)，電子天平(TY5002，上海精密科學(xué)儀器有限公司)，調(diào)速多用振蕩器(HY-5，常州國(guó)華電器有限公司)。

試劑：硫酸(分析純，西隴化工股份有限公司)，銅萃取劑ZJ988(羥基酮肟與羥基醛肟體積比為1∶1，福建紫金選礦藥劑有限公司)，稀釋劑為高閃點(diǎn)260#煤油。

1.3試驗(yàn)方法

萃取試驗(yàn)在室溫下進(jìn)行。按要求配制不同組成的有機(jī)相，即ZJ988與煤油按不同體積比混合。然后將有機(jī)相與水相(萃原液)按不同體積比(相比VO/VA)放入分液漏斗中，蓋緊玻璃蓋后置于振蕩器托盤上，在一定振蕩速度下振蕩一定時(shí)間，之后取下分液漏斗平放于鐵架臺(tái)上，記錄分層時(shí)間，分相后測(cè)定有機(jī)相和水相體積并分析銅質(zhì)量濃度，計(jì)算銅萃取率。

反萃取試驗(yàn)在室溫下進(jìn)行。用硫酸溶液作反萃取劑，試驗(yàn)過(guò)程與萃取試驗(yàn)相同。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1溶劑萃取

2.1.1有機(jī)相組成對(duì)銅萃取率的影響

試驗(yàn)條件：室溫(20 ℃±)，相比VO/VA=4/1，混合時(shí)間5 min，靜置時(shí)間6 min，1級(jí)萃取。有機(jī)相組成對(duì)銅萃取率的影響試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。

圖1 有機(jī)相中ZJ998體積分?jǐn)?shù)對(duì)銅萃取率的影響

由圖1看出，銅萃取率隨有機(jī)相中ZJ988體積分?jǐn)?shù)增大而提高：ZJ988體積分?jǐn)?shù)為10%時(shí)，銅萃取率僅為13.75%；ZJ988體積分?jǐn)?shù)為40%時(shí)，銅萃取率為28.35%；ZJ988體積分?jǐn)?shù)升高到50%時(shí)，銅萃取率超過(guò)35%，但分相時(shí)間較長(zhǎng)。從生產(chǎn)角度綜合考慮，確定有機(jī)相中ZJ988體積分?jǐn)?shù)以40%為最佳。

2.1.2相比對(duì)銅萃取率的影響

試驗(yàn)條件:室溫(20 ℃±)，有機(jī)相中ZJ998體積分?jǐn)?shù)40%，混合時(shí)間5 min，靜置時(shí)間6 min，1級(jí)萃取。相比VO/VA對(duì)銅萃取率的影響試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 相比VO/VA對(duì)銅萃取率的影響

由表2看出：銅萃取率隨相比VO/VA增大而提高；相比VO/VA=6/1時(shí)，銅萃取率為40.12%。隨相比VO/VA增大，萃取劑用量增大，生產(chǎn)成本增大，綜合考慮，確定相比VO/VA以4/1為最佳。

2.1.3混合時(shí)間對(duì)銅萃取率的影響

試驗(yàn)條件：室溫(20 ℃±)，有機(jī)相中ZJ998體積分?jǐn)?shù)40%，相比VO/VA=4/1，靜置時(shí)間6 min，1級(jí)萃取?；旌蠒r(shí)間對(duì)銅萃取率的影響試驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

圖2 混合時(shí)間對(duì)銅萃取率的影響

由圖2看出：混合時(shí)間越長(zhǎng)，銅萃取率越高；混合時(shí)間超過(guò)5 min后，銅萃取率提高緩慢。一般來(lái)說(shuō)，銅的萃取需要經(jīng)過(guò)5～7級(jí)，綜合考慮生產(chǎn)效率，確定1級(jí)萃取混合時(shí)間以5 min為宜。

2.1.4萃原液酸度對(duì)銅萃取率的影響

當(dāng)溶液酸度接近被萃取金屬水解酸度時(shí)，金屬萃取率最大。在25 ℃、Cu2+水解酸度為1條件下，Cu2+的水解pH=4.5。在萃取劑體積分?jǐn)?shù)一定條件下，欲提高金屬萃取率，只有提高溶液pH。控制有機(jī)相中ZJ998體積分?jǐn)?shù)為40%，相比VO/VA=4/1，混合時(shí)間5 min，1級(jí)萃取，萃原液酸度對(duì)銅萃取率的影響試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。

圖3 萃原液酸度對(duì)銅萃取率的影響

從圖3看出：銅萃取率隨萃原液pH增大而提高；萃原液pH=1.5時(shí)，銅萃取率為31.36%；繼續(xù)增大萃原液pH=2.5，銅萃取率接近50%。試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，萃原液酸度過(guò)低，萃取分相較慢，萃取時(shí)間較長(zhǎng)。綜合考慮，確定適宜的萃原液pH=1.0。

2.1.5萃取級(jí)數(shù)對(duì)銅萃取率的影響

用ZJ988單級(jí)萃取銅，銅萃取率均不高，難以滿足生產(chǎn)要求，所以需要多級(jí)萃取。在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上進(jìn)行多級(jí)萃取試驗(yàn)。試驗(yàn)條件：有機(jī)相中ZJ998體積分?jǐn)?shù)40%，萃原液pH=1.0，相比VO/VA=4/1，混合時(shí)間5 min。萃取級(jí)數(shù)對(duì)銅萃取率的影響試驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。

圖4 萃取級(jí)數(shù)對(duì)銅萃取率的影響

由圖4看出，萃取級(jí)數(shù)對(duì)銅萃取率影響較大，隨萃取級(jí)數(shù)增加銅萃取率提高：1級(jí)萃取，銅萃取率為42.35%；經(jīng)過(guò)7級(jí)萃取，銅萃取率達(dá)98.11%。7級(jí)萃取后萃余液組成見(jiàn)表3。

表3 7級(jí)萃取后萃余液組成 g/L

由表3看出，鋅、鐵、砷、銦等元素基本未被萃取，說(shuō)明ZJ988對(duì)銅的萃取選擇性較好。

2.2反萃取

2.2.1硫酸質(zhì)量濃度對(duì)銅反萃取率的影響

試驗(yàn)條件：室溫(20 ℃±)，相比VO/VA=8/1，混合時(shí)間3 min，2級(jí)反萃取。硫酸質(zhì)量濃度對(duì)銅反萃率的影響試驗(yàn)結(jié)果如圖5所示。

圖5 硫酸質(zhì)量濃度對(duì)銅反萃取率的影響

由圖5看出，銅反萃取率隨硫酸質(zhì)量濃度增大而提高。硫酸質(zhì)量濃度為270 g/L時(shí)，雖然反萃取率較高，但反萃取液酸度過(guò)高，硫酸浪費(fèi)嚴(yán)重。綜合考慮，確定硫酸質(zhì)量濃度以240 g/L為宜。

2.2.2反萃取相比對(duì)銅反萃取率的影響

試驗(yàn)條件：室溫(20 ℃±)，硫酸質(zhì)量濃度240 g/L，混合時(shí)間3 min，2級(jí)反萃取。反萃取相比對(duì)銅反萃取率的影響試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 反萃取相比VO/VA對(duì)銅反萃取率的影響

由表4看出，銅反萃取率隨相比降低而提高。過(guò)低的反萃取相比雖可獲得較高的銅反萃取率，但硫酸用量增加，且反萃取液體積增大、銅質(zhì)量濃度降低。綜合考慮，確定反萃取相比(VO/VA)以8/1為宜。

3 結(jié)論

試驗(yàn)結(jié)果表明：用ZJ988從鉛冰銅氧化焙燒產(chǎn)物酸浸液中萃取銅是可行的；適宜條件下，經(jīng)過(guò)7級(jí)萃取，銅萃取率可達(dá)98%以上；對(duì)負(fù)載有機(jī)相，用240 g/L硫酸溶液反萃取，適宜條件下經(jīng)2級(jí)反萃取，銅反萃率達(dá)94%以上。銅回收效果較好。

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SolventExtractionofCopperFromAcidicLeachingLiquorofOxidizingRoastingProductofLeadMatte

LIU Dafang1,2，HUA Hongquan2，YANG Kunbin2，SHI Yifeng2， SHU Bo2，F(xiàn)AN Xingxiang3，XIANG Chengxi2

(1.FacultyofMetallurgyandEnergyEngineering，KunmingUniversityofScienceandTechnology，Kunming650093，China; 2.YunnanCopperCo.，Ltd.，Kunming650102，China; 3.FacultyofMetallurgicalMaterialEngineering，KunmingMetallurgyCollege，Kunming650033,China)

Solvent extraction of copper using ZJ998 from leaching liquid of oxidizing roasting product of lead matte using sulfuric acid were studied.The effects of extraction liquid acidity，ZJ998 concentration in organic phase，phase ratio(VO/VA)，mixing time，extraction stages on copper extraction rate were examined.The effects of sulfuric acid concentration and phase ratio(VO/VA) on copper stripping rate were also researched.The results show that the extraction liquid acidity has significant effects on copper extraction rate.The optimal process conditions obtained are room temperature，ZJ998 concentration in organic phase of 40%，extraction liquid pH of 1.0，VO/VAof 4/1，mixed time of 5 min，extraction of 7 stages，and sulfuric acid concentration of 240 g/L，VO/VAof 8/1，mixing time of 3 min，stripping of 2 stages.Under the conditions，the extraction rate of copper may reach 98.11%,and the stripping rate of copper may reach 94.07%.

lead matte；roasting；leaching liquid；ZJ998；copper；extraction;stripping

TF804.2;TF811

A

1009-2617(2017)05-0388-03

10.13355/j.cnki.sfyj.2017.05.009

2017-02-15

劉大方(1980-)，男，湖南武岡人，博士研究生，高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)殂~的冶煉及資源綜合利用。

史誼峰(1963-)，男，碩士，正研級(jí)高級(jí)工程師，博士生導(dǎo)師，主要研究方向?yàn)橛猩饘僖苯稹?/p>

E-mail:3168963848@qq.com。