從鉛冰銅氧化焙燒產物酸浸液中溶劑萃取銅

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 冶金與能源學院，云南 昆明 650093；2.云南銅業股份有限公司，云南 昆明 650102；3.昆明冶金高等專科學校 冶金材料學院，云南 昆明 650033)

從鉛冰銅氧化焙燒產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 冶金與能源學院，云南 昆明 650093；2.云南銅業股份有限公司，云南 昆明 650102；3.昆明冶金高等專科學校 冶金材料學院，云南 昆明 650033)

研究了用ZJ988萃取劑從鉛冰銅氧化焙燒產物的硫酸浸出液中萃取銅，考察了萃原液酸度、有機相組成、相比、混合時間、萃取級數對銅萃取率的影響，以及硫酸濃度、反萃取相比對銅反萃取率的影響。試驗結果表明：萃原液酸度對銅萃取率影響明顯；在常溫、有機相ZJ988體積分數40%、萃原液pH=1.0、相比VO/VA=4/1、混合時間5 min、7級萃取條件下，銅萃取率達98.11%；對負載有機相用硫酸溶液反萃取，在硫酸質量濃度240 g/L、相比VO/VA=8/1、混合時間3 min、2級反萃取條件下，銅反萃取率達94.07%，回收效果較好。

鉛冰銅；焙燒；浸出液；ZJ988；銅；萃取；反萃取

鼓風爐冶煉粗鉛副產物鉛冰銅經氧化焙燒、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萃取銦，研究了用ZJ988作萃取劑萃取銅，考察了各種因素對銅萃取和反萃取的影響。

1 試驗部分

1.1試驗原料

試驗原料為某鼓風爐冶煉粗鉛副產物鉛冰銅。鉛冰銅經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)組成見表1，pH接近1.0。

表1 萃原液成分 g/L

1.2試驗儀器與試劑

儀器：數顯恒溫水浴鍋(XMTD-204，金壇市精達儀器制造有限公司)，精密增力電動攪拌器(JJ-1，金壇市城東新瑞儀器廠)，循環水式真空泵(SHB-A，北京中興偉業儀器有限公司)，電子天平(TY5002，上海精密科學儀器有限公司)，調速多用振蕩器(HY-5，常州國華電器有限公司)。

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260#煤油。

1.3試驗方法

萃取試驗在室溫下進行。按要求配制不同組成的有機相，即ZJ988與煤油按不同體積比混合。然后將有機相與水相(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間，之后取下分液漏斗平放于鐵架臺上，記錄分層時間，分相后測定有機相和水相體積并分析銅質量濃度，計算銅萃取率。

反萃取試驗在室溫下進行。用硫酸溶液作反萃取劑，試驗過程與萃取試驗相同。

2 試驗結果與討論

2.1溶劑萃取

2.1.1有機相組成對銅萃取率的影響

試驗條件：室溫(20 ℃±)，相比VO/VA=4/1，混合時間5 min，靜置時間6 min，1級萃取。有機相組成對銅萃取率的影響試驗結果如圖1所示。

圖1 有機相中ZJ998體積分數對銅萃取率的影響

由圖1看出，銅萃取率隨有機相中ZJ988體積分數增大而提高：ZJ988體積分數為10%時，銅萃取率僅為13.75%；ZJ988體積分數為40%時，銅萃取率為28.35%；ZJ988體積分數升高到50%時，銅萃取率超過35%，但分相時間較長。從生產角度綜合考慮，確定有機相中ZJ988體積分數以40%為最佳。

2.1.2相比對銅萃取率的影響

試驗條件:室溫(20 ℃±)，有機相中ZJ998體積分數40%，混合時間5 min，靜置時間6 min，1級萃取。相比VO/VA對銅萃取率的影響試驗結果見表2。

表2 相比VO/VA對銅萃取率的影響

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，銅萃取率為40.12%。隨相比VO/VA增大，萃取劑用量增大，生產成本增大，綜合考慮，確定相比VO/VA以4/1為最佳。

2.1.3混合時間對銅萃取率的影響

試驗條件：室溫(20 ℃±)，有機相中ZJ998體積分數40%，相比VO/VA=4/1，靜置時間6 min，1級萃取。混合時間對銅萃取率的影響試驗結果如圖2所示。

圖2 混合時間對銅萃取率的影響

由圖2看出：混合時間越長，銅萃取率越高；混合時間超過5 min后，銅萃取率提高緩慢。一般來說，銅的萃取需要經過5～7級，綜合考慮生產效率，確定1級萃取混合時間以5 min為宜。

2.1.4萃原液酸度對銅萃取率的影響

當溶液酸度接近被萃取金屬水解酸度時，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。在萃取劑體積分數一定條件下，欲提高金屬萃取率，只有提高溶液pH。控制有機相中ZJ998體積分數為40%，相比VO/VA=4/1，混合時間5 min，1級萃取，萃原液酸度對銅萃取率的影響試驗結果如圖3所示。

圖3 萃原液酸度對銅萃取率的影響

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，銅萃取率為31.36%；繼續增大萃原液pH=2.5，銅萃取率接近50%。試驗過程中發現，萃原液酸度過低，萃取分相較慢，萃取時間較長。綜合考慮，確定適宜的萃原液pH=1.0。

2.1.5萃取級數對銅萃取率的影響

用ZJ988單級萃取銅，銅萃取率均不高，難以滿足生產要求，所以需要多級萃取。在單因素試驗基礎上進行多級萃取試驗。試驗條件：有機相中ZJ998體積分數40%，萃原液pH=1.0，相比VO/VA=4/1，混合時間5 min。萃取級數對銅萃取率的影響試驗結果如圖4所示。

圖4 萃取級數對銅萃取率的影響

由圖4看出，萃取級數對銅萃取率影響較大，隨萃取級數增加銅萃取率提高：1級萃取，銅萃取率為42.35%；經過7級萃取，銅萃取率達98.11%。7級萃取后萃余液組成見表3。

表3 7級萃取后萃余液組成 g/L

由表3看出，鋅、鐵、砷、銦等元素基本未被萃取，說明ZJ988對銅的萃取選擇性較好。

2.2反萃取

2.2.1硫酸質量濃度對銅反萃取率的影響

試驗條件：室溫(20 ℃±)，相比VO/VA=8/1，混合時間3 min，2級反萃取。硫酸質量濃度對銅反萃率的影響試驗結果如圖5所示。

圖5 硫酸質量濃度對銅反萃取率的影響

由圖5看出，銅反萃取率隨硫酸質量濃度增大而提高。硫酸質量濃度為270 g/L時，雖然反萃取率較高，但反萃取液酸度過高，硫酸浪費嚴重。綜合考慮，確定硫酸質量濃度以240 g/L為宜。

2.2.2反萃取相比對銅反萃取率的影響

試驗條件：室溫(20 ℃±)，硫酸質量濃度240 g/L，混合時間3 min，2級反萃取。反萃取相比對銅反萃取率的影響試驗結果見表4。

表4 反萃取相比VO/VA對銅反萃取率的影響

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 結論

試驗結果表明：用ZJ988從鉛冰銅氧化焙燒產物酸浸液中萃取銅是可行的；適宜條件下，經過7級萃取，銅萃取率可達98%以上；對負載有機相，用240 g/L硫酸溶液反萃取，適宜條件下經2級反萃取，銅反萃率達94%以上。銅回收效果較好。

[1] 王火印，吳玲，李永祥，等.濕法富集鉛冰銅中的貴金屬[J].濕法冶金，2014,33(4)：16-19.

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SolventExtractionofCopperFromAcidicLeachingLiquorofOxidizingRoastingProductofLeadMatte

LIU Dafang1,2，HUA Hongquan2，YANG Kunbin2，SHI Yifeng2， SHU Bo2，FAN 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，高級工程師，主要研究方向為銅的冶煉及資源綜合利用。

史誼峰(1963-)，男，碩士，正研級高級工程師，博士生導師，主要研究方向為有色金屬冶金。

E-mail:3168963848@qq.com。