電積提取工業(yè)廢棄物中銅的試驗研究

陳 競

（中國有色礦業(yè)集團有限公司，北京 100029）

最近幾年，隨著國內(nèi)社會經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，我國對礦產(chǎn)資源的需求量也隨之增大，因而導(dǎo)致了礦產(chǎn)資源出現(xiàn)嚴重的供需問題。實際上由于礦產(chǎn)資源在冶煉、加工、排放過程中會產(chǎn)生大量的廢氣、廢渣、廢物，這些廢渣、廢氣、廢液中也含有大量的有價金屬，在長時間的堆積過程中，不僅會對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生嚴重污染，還會造成巨大的資源浪費和損失[1]。伴隨礦產(chǎn)資源的漸趨枯竭，合理有效的利用二次資源逐漸引起全社會的廣泛關(guān)注，許多國家紛紛構(gòu)建起了“二次資源利用型”工業(yè)，而我國也相繼提出了構(gòu)建資源節(jié)約型和生態(tài)環(huán)保型社會以及發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的目標，“二次資源利用型”指的是針對工業(yè)排放物中含有的諸多有用成分或元素、廢舊工業(yè)品、殘留在采礦、選礦、冶煉、加工后的廢棄物（如廢渣、廢氣、廢液和尾礦中的殘留礦物成分以及廢舊金屬等），加以合理利用，發(fā)展生態(tài)循環(huán)經(jīng)濟，形成以資源可再生和循環(huán)往復(fù)利用為關(guān)鍵，以“節(jié)能減排、減量再利用、再循環(huán)”的為主的3R(Reduce, Reuse, Recycle)原則[2]，如此人類才可以從源頭上解決資源緊張、環(huán)境惡化以及經(jīng)濟發(fā)展和生態(tài)環(huán)境間的矛盾沖突，推動社會經(jīng)濟的循環(huán)發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 酸性浸出液和萃取劑的選擇

實驗所用酸性浸出液成分為：Ca(SO3)2、(NH4)2SO42.0g、KC 10.02g、K2SO40.8g、MgCO4·8H2O 0.3g、FeCO4·8H2O 50g、蒸餾水5000mL，用2mol/L的硫酸將其調(diào)pH值調(diào)整為1.5～2.0之間的酸性環(huán)境[3]。關(guān)于萃取劑的選取，通過對國內(nèi)外銅萃取劑產(chǎn)品性能及以及其他各項參數(shù)的對比，考察國內(nèi)氧化銅礦所采取萃取劑性能和其應(yīng)用狀況，本文實驗采LIX91-I萃取劑，稀釋劑選擇290#溶劑油。反萃劑則使用分析純99%濃度的硫酸稀釋而成。

另有關(guān)實驗所用原料均由國內(nèi)某知名有色金屬公司提供，樣品選取系粒度為-0.13mm的廢棄覆銅線路板的邊角料，經(jīng)過重新回收利用后篩選的粗粒金屬銅尾渣[4]，尾渣內(nèi)殘留的微細粒級金屬銅品位在1.67%～1.87%之間，符合實驗要求。

1.2 萃取工藝

傳統(tǒng)設(shè)計萃取工藝普遍為四級萃取、六級反萃，這種反萃條件的設(shè)置必須在浸出液含銅濃度比較高的環(huán)境下實行[5]，實際操作表明，礦石浸出液的含銅濃度偏低，普遍在0.8g/L左右，隨著浸出時間的延長，到了浸出后期最低甚至只有0.1g/L～0.2g/L，因而，有必要將傳統(tǒng)設(shè)計工藝設(shè)置為一級混合萃取、二級反萃工藝。改進以后的工藝，其浸出液的處理力明顯上升至三倍以上。主要萃取劑的消耗只有7kg/t銅，只有改造之前的12%左右，同時還在一定程度上提高了萃取液中含銅離子的實際濃度，進而提升了反萃效果。另外降低萃取攪拌速度，從原本的600r/min改為100r/min。擴大澄清面積，從原本的3m3擴大到5.4m3，如此一來就具備了充分的分相時間，從而使得油水實現(xiàn)徹底分離。

銅提取實驗一般采取LIX91-I為萃取劑，對銅實行萃取實驗。在萃取實驗中需要對萃取劑的最大值進行規(guī)劃限定，對萃取劑的體積、濃度、萃取時間、溫度進行研究，考察其對銅萃取效果的實際影響。

反萃取則是利用硫酸進行反萃取操作，在反萃取過程中著重對反萃酸濃度、時間、相比條件進行研究。重點是獲取其萃取理論級別以及反萃理論級別。分配比D 表示的是萃取均衡時有機相內(nèi)的金屬濃度MC和無機相內(nèi)的金屬濃度MR的最終比值。其計算公式為：

式中：D 代表實際萃取分配比；MC代表有機相內(nèi)的金屬濃度；MR代表無機相內(nèi)尤指水溶液的金屬濃度。

分離系數(shù)指的是原溶液內(nèi)的兩種金屬元素在保證其他實驗條件不變的狀況下檢測到的分配比比例。其計算公式為：

式中：β代表的是萃取劑下的分離系數(shù)；DA代表其中一種金屬的分配比；DB代表另一種金屬的分配比。

2 電積實驗結(jié)果分析

有關(guān)銅提取實驗的結(jié)果參見下表。

表1 電積實驗結(jié)果

根據(jù)表格內(nèi)容可知，使用萃取-電積方法對工業(yè)廢棄物的銅進行提取是有效的，其萃取率和反萃取率之高使得提取出來的電銅質(zhì)量符合國家有關(guān)技術(shù)和工業(yè)應(yīng)用要求。

3 實驗結(jié)果討論

從酸性浸出液中使用萃取-電積工藝提取工業(yè)廢棄物中的銅在國外和云南、廣西一帶已經(jīng)推廣并取得成功的進步，可實際上均屬于處理低品位氧化銅礦的手段，對用于含復(fù)雜多金屬工業(yè)廢棄物內(nèi)的硫酸化焙燒-酸浸工藝而言尚無先例可借鑒，所以，通過本文設(shè)計試驗研究確定了萃取劑、有機相構(gòu)成以及萃取工藝。試驗結(jié)果表明在焙燒-酸浸-電積工藝中通過萃取-電積技術(shù)從酸性浸出液內(nèi)回收工業(yè)廢棄物中的銅在技術(shù)上是可行的，提取的電銅質(zhì)量符合國標生產(chǎn)要求，結(jié)果比較令人滿意。

4 結(jié)語

本文對電積提取工業(yè)廢棄物中銅的實驗進行分析，分為實驗組和對照組，實驗組根據(jù)電積萃取反應(yīng)，對廢棄物內(nèi)銅進行提取，將兩組結(jié)果進行比對實現(xiàn)本文設(shè)計。希望本文的研究能夠為工業(yè)廢棄物中銅的提取方法提供理論依據(jù)。