(中國(guó)中鐵資源集團(tuán)有限公司，北京 100039)

剛果（金）近年來(lái)銅鈷礦濕法冶煉企業(yè)絕大多數(shù)采用浸出（L）-萃?。⊿X）-電積工藝（EW）生產(chǎn)銅，其萃取系統(tǒng)經(jīng)長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)都必然產(chǎn)生一些絮凝狀的污物（俗稱三相物[1-4]）當(dāng)其量逐漸增加后，可能影響系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，如果隨水相或是有機(jī)相進(jìn)入下一工序，不僅浪費(fèi)有機(jī)相還可能會(huì)導(dǎo)致富銅液質(zhì)量下降，進(jìn)而影響最終產(chǎn)品質(zhì)量。基于此本文重點(diǎn)針對(duì)某礦企萃取車間生產(chǎn)實(shí)踐進(jìn)行研究，分析萃取三相物產(chǎn)生的原因及不同處理方法的應(yīng)用，推薦采用合理措施，旨在為行業(yè)相關(guān)技術(shù)人員參考。

1 現(xiàn)場(chǎng)工藝流程及年度運(yùn)行狀況

1.1 現(xiàn)場(chǎng)工藝流程

該車間采用典型的5級(jí)萃取工藝：兩級(jí)串聯(lián)萃取、一級(jí)洗滌、兩級(jí)串聯(lián)反萃工藝流程，萃余液經(jīng)隔油槽除油后返回浸出系統(tǒng)，富銅液經(jīng)隔油槽除油后送至電積系統(tǒng)。工藝流程如圖1所示。系統(tǒng)收集的三相物采用臥式離心機(jī)處理，流程如圖2所示。

圖1 五級(jí)萃取工作工藝流程

1.2 某一年內(nèi)萃取系統(tǒng)運(yùn)行狀況

該車間萃取采用巴斯夫公司的Lix984N，萃取劑體積濃度約25%，每級(jí)均運(yùn)行有機(jī)相連續(xù)。萃取前采用了兩級(jí)溶液池自然澄清方式降低料液固體懸浮物含量。其跨年度運(yùn)行情況如表1所示。系統(tǒng)主要問(wèn)題表現(xiàn)在萃取料液澄清池底部淤泥沉積；PE管道結(jié)晶阻塞管道；混合室內(nèi)壁、攪拌軸處（包含淤泥、硫酸鎂等）結(jié)晶沉積；澄清室底部存在大量相間污物，澄清室格柵內(nèi)堵塞、變形，進(jìn)而導(dǎo)致澄清液面不斷抬高，甚至導(dǎo)致澄清分相時(shí)間減少。若是三相物或是水相進(jìn)入反萃級(jí)，將嚴(yán)重影響陰極銅產(chǎn)品質(zhì)量。

圖2 三相物臥式離心機(jī)處理

表1 萃取流程性能

2 原因分析及處理方法

2.1 原因分析

從年度生產(chǎn)情況發(fā)現(xiàn)其系統(tǒng)萃取劑和稀釋劑單耗分別低于3kg/t·Cu、20kg/t·Cu，結(jié)合表1各級(jí)分相時(shí)間正常，說(shuō)明其生產(chǎn)過(guò)程控制（如澄清室有機(jī)相的厚度及相連續(xù)控制）很合理，壓縮了三相物的分散，減少了水相的夾帶、有機(jī)相的流失。為便于分析選取某跨年度（具有代表性）數(shù)據(jù)，并對(duì)跨年度萃取樣品性質(zhì)（表2）、PLS懸浮物固含量（表3）和產(chǎn)生的三相物組分（表4）均選用平均值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析三相物的成因。

（1）表2樣品中酸度較高，料液及萃余液Fe、Mn基本無(wú)變化，可排除酸度、Fe、Mn的因素。生產(chǎn)中的其余油污控制嚴(yán)格，沒(méi)有進(jìn)入系統(tǒng)，可排除油類的污染因素。電貧液最高氧化還原電位及酸含量并不高對(duì)萃取劑的降解影響很小，可排除萃取劑被大量氧化降解的因素。

表2 萃取樣品性質(zhì)(g·L-1)

（2）樣品中Ca/Mg/Al/SiO2有不同程度減少，研究報(bào)道酸性溶液中硅酸的平衡溶解度小于0.15g·L-1，如超過(guò)此值達(dá)到飽和狀態(tài)，在飽和狀態(tài)下逐步聚合成SiO2溶膠和SiO2凝膠，聚合反應(yīng)形成的硅氧長(zhǎng)鏈和三維網(wǎng)架結(jié)構(gòu)互相聯(lián)結(jié)，可以大量占據(jù)溶液體積[1]。說(shuō)明此四種元素不同程度進(jìn)入了三相物中，為三相物形成的因素。

表3 萃取PLS平均固含量（ppm）

表4 三相物組分

表3表明萃取PLS固含量雖然在澄清后達(dá)到了生產(chǎn)要求，但是其量很大。從表3選取澄清后PLS固含量平均值估算進(jìn)入萃取系統(tǒng)形成的三相物含量（此處不計(jì)污物中的有機(jī)相），假定其中50%以上的懸浮物變?yōu)槿辔?，其余隨萃余液排走，萃取流量按600m3/h估算則有每月約16.27噸（干量）三相物。從表4三相物成分發(fā)現(xiàn)其主要為硅酸鹽，綜上可以認(rèn)為該系統(tǒng)的三相物產(chǎn)生的主要原因?yàn)楣腆w懸浮物和硅酸鹽。

2.2 針對(duì)問(wèn)題采取的措施

（1）加強(qiáng)浸出系統(tǒng)管理，要求浸出系統(tǒng)輸送至萃取澄清前液池溶液控制TSS小于200ppm，定期對(duì)澄清池底部進(jìn)行抽（清）淤。

（2）在生產(chǎn)過(guò)程中于投產(chǎn)第三年進(jìn)行了澄清室的改造：①針對(duì)每級(jí)設(shè)置3～4個(gè)放空管道，每個(gè)放空點(diǎn)設(shè)置兩個(gè)閥門（便于安全控制）；在三相物沉積到一定程度后定期進(jìn)行放空清理；②在澄清室格柵處增設(shè)不銹鋼安全平臺(tái)用于抽（撈）取三相物。

（3）收集的三相物采用離心機(jī)連續(xù)進(jìn)行兩次處理。每次所得有機(jī)相采用料液做分相實(shí)驗(yàn)，處理結(jié)果見表5，其分相時(shí)間低于70秒，說(shuō)明經(jīng)過(guò)活性白土處理后有機(jī)相品質(zhì)非常好。

表5 有機(jī)分相實(shí)驗(yàn)

3 剛果（金）類似濕法企業(yè)對(duì)萃取料液處理應(yīng)用

萃取PLS在進(jìn)入萃取系統(tǒng)前均需要進(jìn)行一定的處理，用于降低懸浮物含量，不少企業(yè)在設(shè)計(jì)之初基于溶液緩沖、澄清考慮均進(jìn)行了有關(guān)設(shè)計(jì)，但是在生產(chǎn)中懸浮物大量累積導(dǎo)致不同精濾設(shè)備堵塞難以滿足生產(chǎn)需要，目前剛果（金）大部分企業(yè)均采用溶液池自然澄清方式，有的企業(yè)采用了專用澄清器，取得很好效果。以下列舉了幾個(gè)企業(yè)料液處理的方式見表6。

表6 幾種銅萃取PLS處理方式及效果

從表6看出該企業(yè)2、企業(yè)3在生產(chǎn)實(shí)踐后改用溶液池澄清方式也達(dá)到了萃取料液懸浮物的技術(shù)要求，而應(yīng)用臥式離心機(jī)則是業(yè)內(nèi)采用的成熟設(shè)備，據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道采用該設(shè)備可以基本實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守的要求，有效節(jié)約人力成本[5]。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，該車間萃取PLS固體懸浮物、硅酸鹽為三相物產(chǎn)生的主要原因，類似企業(yè)解決同類問(wèn)題可采用以下幾種方式：

（1）萃取料液萃前進(jìn)行階梯式溶液池分級(jí)澄清，有條件的可采用專用澄清器。

（2）萃取澄清室在設(shè)計(jì)或是生產(chǎn)中視情況對(duì)澄清室進(jìn)行放空改造；其次在澄清室設(shè)置抽（撈）取安全平臺(tái)。

（3）設(shè)計(jì)時(shí)增加有機(jī)相粘土吸附處理工藝，及時(shí)回收的三相物采用臥式離心機(jī)處理，降低萃取劑消耗。