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        從低銅高鐵料液中選擇性萃取銅鐵試驗(yàn)研究

        2018-08-17 09:19:32王朝華徐志剛季尚軍張稱心
        濕法冶金 2018年4期
        關(guān)鍵詞:浸出液級(jí)數(shù)高鐵

        王朝華,徐志剛,鄒 潛,季尚軍,張稱心,彭 雪

        (重慶康普化學(xué)工業(yè)股份有限公司,重慶 401221)

        銅礦石浸出過程中,往往有大量鐵進(jìn)入浸出液,導(dǎo)致浸出液中鐵含量較高,濕法冶銅廠都面臨浸出液除鐵問題[1-5]。從低銅高鐵料液中萃取銅時(shí),鐵的萃取不容忽視。羥肟萃取劑有較高的Cu、Fe選擇性[6],但從低銅高鐵料液中萃取銅時(shí)的鐵萃取量比從其他料液中萃取銅時(shí)的鐵萃取量高出幾倍甚至幾十倍[7-8],被萃取的鐵在反萃取銅時(shí)還會(huì)被反萃取而進(jìn)入反萃取液(電積液)。大量鐵在電積液中積累,需加大開路量來控制鐵濃度,這會(huì)加大電積液中有價(jià)成分損失,增加生產(chǎn)成本。因此,對(duì)于低銅高鐵(Ⅲ)的料液,研究了不同萃取工藝對(duì)鐵萃取量的控制,以期為濕法煉銅過程中處理低銅高鐵料液提供合理、有效的萃取工藝。

        1 試驗(yàn)部分

        萃取劑Mextral984H,稀釋劑MextralDT100,均為重慶康普化學(xué)工業(yè)股份有限公司產(chǎn)品;其他試劑均為市售分析純產(chǎn)品。

        萃取料液:某低銅高鐵浸出液,pH=1.85,主要成分質(zhì)量濃度見表1,銅濃度較低,鐵濃度相對(duì)較高。

        表1 某低銅高鐵浸出液主要成分質(zhì)量濃度g/L

        Cu2+Fe2+Fe3+0.893.572.87

        2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

        2.1 萃取級(jí)數(shù)對(duì)Mextral984H萃取鐵的影響

        萃取級(jí)數(shù)對(duì)Mextral984H萃取鐵的影響試驗(yàn)結(jié)果見表2。試驗(yàn)條件:有機(jī)相組成為3%Mextral984H+97%煤油,萃取相比Vo/Va=1/1,1級(jí)反萃取,混合時(shí)間3 min,溫度25 ℃。

        表2 萃取級(jí)數(shù)對(duì)Mextral984H萃取鐵的影響

        注:E表示萃取,S表示反萃?。?E+1S表示1級(jí)萃取+1級(jí)反萃取。

        由表2看出:隨萃取級(jí)數(shù)增加,鐵萃取量呈下降趨勢(shì);1級(jí)萃取時(shí),有機(jī)相中鐵質(zhì)量濃度為19.4 mg/L;而3級(jí)逆流萃取時(shí),有機(jī)相中鐵質(zhì)量濃度降為17.1 mg/L。

        表2結(jié)果未考慮銅萃取率,而實(shí)際生產(chǎn)中,一般要求銅萃取率要盡可能高??刂朴袡C(jī)相組成為3%Mextral984H+97%煤油,其他條件不變,調(diào)整相比使銅萃取率保持在95%左右,萃取級(jí)數(shù)對(duì)Mextral984H萃取鐵的影響試驗(yàn)結(jié)果見表3。

        表3 銅萃取率為95%左右時(shí),萃取級(jí)數(shù)對(duì)Mextral984H萃取鐵的影響

        由表3看出,萃取級(jí)數(shù)對(duì)鐵萃取量影響較大,隨萃取級(jí)數(shù)增加,鐵萃取量進(jìn)一步降低。萃取1 m3料液時(shí),萃取級(jí)數(shù)對(duì)鐵轉(zhuǎn)移質(zhì)量的影響試驗(yàn)結(jié)果見表4。

        表4 萃取1 m3料液,萃取級(jí)數(shù)對(duì)鐵轉(zhuǎn)移質(zhì)量的影響

        由表4看出,萃取1 m3料液時(shí),1級(jí)萃取鐵轉(zhuǎn)移量是2級(jí)萃取鐵轉(zhuǎn)移量的2.5倍,是3級(jí)萃取鐵轉(zhuǎn)移量的3倍左右??梢姡瑸榇_保獲得較高銅萃取率,采用多級(jí)萃取對(duì)降低鐵轉(zhuǎn)移質(zhì)量有明顯作用。

        2.2 反萃取級(jí)數(shù)對(duì)Mextral984H萃取鐵的影響

        反萃取級(jí)數(shù)對(duì)Mextral984H萃取鐵的影響試驗(yàn)結(jié)果見表5。試驗(yàn)條件:有機(jī)相組成3%Mextral984H+97%煤油,萃取相比Vo/Va=1/1,反萃取相比Vo/Va=4/1,萃取級(jí)數(shù)為2級(jí),混合時(shí)間為3 min,溫度25 ℃。

        表5 反萃取級(jí)數(shù)對(duì)Mextral984H萃取鐵的影響

        由表5看出:鐵萃取量隨反萃取級(jí)數(shù)增加而提高,但提高幅度不大;而增加反萃取級(jí)數(shù),銅萃取率有所提高。

        維持銅萃取率在95%左右,反萃取級(jí)數(shù)對(duì)Mextral984H萃取鐵的影響試驗(yàn)結(jié)果見表6,萃取1 m3料液時(shí)的鐵轉(zhuǎn)移質(zhì)量見表7。

        表6 銅萃取率為95%左右時(shí),反萃取級(jí)數(shù)對(duì)Mextral984H萃取鐵的影響

        由表6看出,調(diào)整相比控制銅萃取率基本不變,反萃取級(jí)數(shù)對(duì)鐵萃取量的影響很小。這是因?yàn)殡S反萃取級(jí)數(shù)增加,萃取相比Vo/Va相應(yīng)降低,因而有機(jī)相對(duì)鐵的萃取量變化不明顯。

        由表7看出,保持銅萃取率在95%左右時(shí),有機(jī)相對(duì)鐵的萃取量隨反萃取級(jí)數(shù)增加而降低。對(duì)比表4看出,反萃取級(jí)數(shù)對(duì)鐵萃取的影響沒有萃取級(jí)數(shù)的影響大。

        表7 萃取1 m3料液,反萃取級(jí)數(shù)對(duì)鐵轉(zhuǎn)移質(zhì)量的影響

        2.3 洗滌級(jí)數(shù)對(duì)Mextral984H萃取鐵的影響

        萃取級(jí)數(shù)定為2級(jí),反萃取級(jí)數(shù)定為1級(jí)。洗水中,ρ(Cu2+)=0.8 g/L,ρ(H2SO4)=10 g/L。萃取相比Vo/Va=1/1,洗滌相比Vo/Va=1/1。試驗(yàn)結(jié)果見表8??梢钥闯觯河袡C(jī)相對(duì)鐵的萃取量幾乎不受洗滌影響;但洗滌負(fù)載有機(jī)相可將大部分萃取的鐵洗滌下來,減少鐵的凈轉(zhuǎn)移量,而且隨洗滌級(jí)數(shù)增加,洗鐵效果更好。

        表8 洗滌級(jí)數(shù)對(duì)Mextral984H萃取鐵的影響

        注:W表示洗滌。

        試驗(yàn)中,鐵的1級(jí)洗脫率約為80%,2級(jí)洗脫率約為91%。實(shí)際生產(chǎn)中,由于洗水(由新水與洗后水回流組成)中含有一定濃度的鐵,因此,鐵洗脫率可能稍有下降。

        3 不同萃取工藝的鐵轉(zhuǎn)移量比較

        為對(duì)比不同萃取工藝的實(shí)際鐵轉(zhuǎn)移量,選用某工廠浸出液B進(jìn)行試驗(yàn),其pH=1.87,主要成分質(zhì)量濃度見表9。幾種不同萃取工藝條件下,Mextral984H對(duì)鐵的萃取影響試驗(yàn)結(jié)果見表10。

        試驗(yàn)用洗水中,ρ(Cu2+)=0.8 g/L,ρ(H2SO4)=10 g/L,ρ(Fe)=0.5 g/L。

        表9 浸出液B的主要成分質(zhì)量濃度 g/L

        表10 不同萃取工藝條件下,Mextral984H萃取鐵的試驗(yàn)結(jié)果

        由表10看出:萃取1 m3浸出液時(shí),隨萃取級(jí)數(shù)增加,鐵轉(zhuǎn)移質(zhì)量呈下降趨勢(shì);隨反萃取級(jí)數(shù)增加,鐵轉(zhuǎn)移質(zhì)量有小幅下降。主要原因是增加反萃取級(jí)數(shù)后,有機(jī)相的萃取能力增強(qiáng),因而可以適當(dāng)降低萃取相比而使銅萃取率保持不變。洗滌可以洗出有機(jī)相中大部分鐵,降低有機(jī)相鐵凈轉(zhuǎn)移量。綜合來看,采用多級(jí)萃取工藝可有效降低鐵萃取量,減輕洗滌負(fù)擔(dān),有利于維持水平衡。

        4 結(jié)論

        用羥肟萃取劑從低銅高鐵(Ⅲ)浸出液中萃取銅時(shí)鐵萃取量較高,由此會(huì)帶來很多問題,給萃取生產(chǎn)造成較大危害。在設(shè)計(jì)萃取工藝時(shí),應(yīng)在考慮銅萃取指標(biāo)的同時(shí)減少鐵萃取量。確保較高銅萃取率條件下,采用多級(jí)萃取(萃取級(jí)數(shù)至少2級(jí))和1~2級(jí)反萃取工藝可比采用1級(jí)萃取工藝少萃取鐵約80%;如果適當(dāng)增加1~2級(jí)洗滌,則可使鐵轉(zhuǎn)移量大幅降低,避免生產(chǎn)中的很多問題,有利于降低生產(chǎn)成本和維持生產(chǎn)穩(wěn)定運(yùn)行,從長(zhǎng)遠(yuǎn)看經(jīng)濟(jì)合算。

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