鈷鎳渣綜合回收后結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，湖南長沙 410100）

鈷鎳渣綜合回收后結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，湖南長沙 410100）

介紹了株洲冶煉集團股份有限公司二段凈化渣選擇性分離鋅、浸出液結晶銅后的結晶母液采用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），銅的反萃率為98.01%。

鈷鎳渣；萃取劑；反萃劑

株洲冶煉集團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—電積生產電鋅中，為保證電積鋅的質量必須控制進入電積新液中的雜質含量。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一步除銅、三段加鋅粉凈化除鎘的生產工藝，控制電積新液中的雜質含量［1～5］。

在二段凈液過程中有大量含鈷、鎳及銅的凈化渣產生，并且由于在該凈化段加砷鹽凈化鈷、鎳，渣中同時還含有部分砷。在對二段凈化渣的處理中，渣通過浸出選擇性分離鋅后，浸出液中的銅通過結晶，結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晶母液中的銅，針對該結晶母液，進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

1.1 原 料

本試驗原料為二段凈化渣通過浸出選擇性分離鋅、浸出液結晶銅后得到的結晶母液，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 試驗方法

銅萃取試驗在分液漏斗中進行。分別按一定的比例要求，用量筒量取有機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；反萃是將負載有機相與反萃劑混合，振蕩混合后靜置分相，水相送檢測。

2 結果與討論

2.1 萃取劑的選擇

試驗選擇了AD－100、CP－150、N－903三種萃取劑進行對比。萃取試驗條件：O／A＝2∶1（有機相50 mL，萃取原液25 m L），震蕩時間t＝5 min，萃取級數2級，分相時間5 min，溫度15℃。試驗結果見表2。

由表2可知，AD－100對銅的萃取率為95.98%，CP－150對銅的萃取率為96.85%，N－902對銅的萃取率為96.49%，因此，CP－150對銅的萃取效果最好。從對其它元素的萃取率分析，幾種萃取劑均對砷不萃取，以CP－150對鋅的萃取率最大。通過萃取試驗現象及對各種萃取劑的反萃探索試驗現象的觀察，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 萃取劑濃度對萃取的影響

用CP－150為萃取劑，對比了萃取劑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，對銅的萃取效果。萃取試驗條件：O／A＝2／1（有機相100 mL，料液50 mL），震蕩時間t＝5 min，萃取級數＝2，分相時間＝5 min，T＝9℃。試驗結果見表3。

表2 銅萃取劑選擇試驗結果

表3 不同萃取劑濃度萃銅試驗結果

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。但CP－150的密度為0.95～0.97之間，與水的密度相近，當體系中萃取劑濃度過大時，可能會造成分相困難。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，可能會存在萃取不完全，或導致萃取級數增加，生產效率降低的問題。根據試驗結果30%的萃取劑濃度銅的一次萃取率即可達到93.84%，與40%的萃取劑濃度的試驗結果O／A相差不大。因此，沉砷后液銅的萃取選擇萃取體系為30%有機相＋70%煤油。

2.3 相比對萃取的影響

對比了O／A分別為1／1（有機相50 mL，料液50 mL）、2／1（有機相100 mL，料液50 mL）及3／1（有機相150 mL，料液50 m L）的條件下銅的萃取效果。萃取試驗條件：萃取體系＝萃取劑30%＋煤油70%，震蕩時間t＝5 min，萃取級數＝1，分相時間＝5 min，T＝5℃。試驗結果見表4。

由表4可知，O／A較大時，相當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。但在萃取過程中O／A通常控制在1～3之間，O／A過大可能會影響有機相與水相的分離時間。由試驗結果可以看出，在O／A＝2／1時銅的一次萃取率與O／A＝3／1時相差不大，所以確定萃銅O／A為2／1。

2.4 振蕩時間對萃取的影響

對比了振蕩時間分別為3 min、5 min、8 min、10 min的條件下銅的萃取效果。萃取試驗條件：萃取體系＝萃取劑30%＋煤油70%，O／A＝2／1（有機相100 mL，料液50 mL），萃取級數＝1，分相時間＝5 min，T＝7℃。試驗結果見表5。

表5 振蕩時間試驗結果

由表5可知，隨著振蕩時間的增加，銅的萃取率呈增大趨勢，根據試驗結果，5 min、8 min及10 min的結果相差不大，表明振蕩時間5 min即可達到萃取的平衡點。

2.5 萃取級數對萃取的影響

采取二級萃取考察了萃銅效果，以及對其它元素的萃取率。萃取試驗條件：萃取體系＝萃取劑30%＋煤油70%，O／A＝2／1（100 mL有機相＋50 mL水相），振蕩時間t＝10 min，分相時間＝5 min，T＝7℃。試驗結果見表6。

表6 萃取級數試驗結果

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

2.6 反萃劑濃度對反萃的影響

根據試驗要求，銅以硫酸銅的形式回收，本次試驗選擇硫酸作為反萃劑，試驗考察了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有機相＋50 m L水相）、振蕩時間t＝5 min、T＝7℃、分相時間＝5 min的條件下萃取的有機相分別用2.0 mol／L、3.0 mol／L、4.0 mol／L的硫酸進行反萃。

反萃條件為：O／A＝4／1（100 mL有機相＋25 m L反萃劑）、反萃振蕩時間t＝5 min、T＝7℃、分相時間＝5 min、反萃級數2級，試驗結果見表7。

表7 反萃劑濃度試驗結果

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 論

1.通過對AD－100、CP－150、N－903三種萃取劑進行對比試驗，選擇CP－150作為結晶母液銅的萃取劑。

2.以CP－150為萃取劑進行結晶母液銅的萃取，萃取體系選擇30%萃取劑＋70%煤油、O／A選擇為2／1、振蕩時間為5 min、2級萃取。

3.選擇3.0 mol／L硫酸為反萃劑，反萃O／A選擇4／1、反萃振蕩時間為5 min，2級反萃。

4.在上述技術條件下，銅的萃取率為99.68%，銅的反萃率為98.01%，達到了試驗目的。

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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、新材料研發等工作。