含錸結晶母液萃取提錸工藝研究

楊麗新

（江西銅業集團有限公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

1 引言

貴溪冶煉廠錸酸銨生產線以銅冶煉制酸煙氣經淋洗、富集除砷后產生的含錸還原終液為原料，采用萃取——結晶法［1］生產錸酸銨［2］產品。產品生產過程，在結晶工序產出一股含錸工藝廢液（以下簡稱結晶母液），錸濃度約為2～4g/L，因雜質元素含量高且夾帶有機相，無法返回系統回收利用，造成錸金屬流失。

因此，本文結合貴冶錸酸銨生產線現有生產工藝，對結晶母液進行轉型——凈化后萃取提錸實驗研究，確定工藝條件，使結晶母液得到有效轉型、凈化，實現錸的回收利用。

2 試驗原料處理流程及試驗原理

2.1 試驗原料及處理流程

試驗原料及典型化學成分見表1，處理流程如圖1所示。

圖1 含錸結晶母液萃取提錸工藝流程圖

表1 結晶母液典型化學成分 g/L

2.2 試驗原理

采用N235為萃取劑、仲辛醇為調節劑、煤油為稀釋劑配制的有機相，從硫酸體系中萃取錸。

（1）通過在結晶母液中添加硫酸，控制一定的錸濃度，使溶液中錸酸銨轉型為錸酸，轉型過程的化學反應主要有：

（2）通過過濾可有效除去結晶母液中的懸浮顆粒及酸化過程中酸堿中和反應生成的氫氧化物沉淀，避免萃取過程發生乳化現象［3-5］，造成分相困難，有機相損失。

（3）酸性條件下，以錸酸根陰離子形式存在于濾液中的錸可被有機相N235選擇性萃取，從而達到與其他雜質分離目的，萃錸反應過程為：

3 濾液萃取提錸實驗

3.1 溶液中錸離子濃度對錸萃取效率的影響

控制濾液酸度160g/L、萃取相比（水相∶有機相）20∶1、反應溫度25℃、萃取時間10min、改變結晶母液錸濃度，考察濾液中錸離子的濃度變化對萃取率的影響，結果如圖2所示。

圖2 含錸濃度變化對錸萃取率的影響

從圖2可看出，濾液錸離子濃度高，有機相中自由萃取劑濃度低，萃取率降低，隨著結晶母液稀釋倍數擴大，濾液含錸濃度下降，有機相中萃取劑相對過量，錸萃取率上升，當濾液中錸濃度降至470mg/L時，繼續稀釋結晶降低溶液含錸濃度，萃取率提升不明顯，為防止過度稀釋溶液體積膨脹給后續處理帶來壓力，確定最佳的濾液含錸濃度為470mg/L。

3.2 濾液酸度對錸萃取率的影響

控制濾液含錸濃度470mg/L、萃取相比20∶1、反應溫度25℃、萃取時間10min、改變濾液酸度，考察濾液酸度對錸萃取率的影響，結果如圖3所示。

圖3 濾液酸度對錸萃取率的影響

萃取反應過程中，除發生萃錸反應外，同時還存在著萃酸反應，從圖3可知，濾液酸度低時，同離子效應起主導作用，錸分配比隨酸度增大而提高，錸萃取率上升，當濾液酸度升至150g/L時，繼續升高濾液酸度，受硫酸競爭萃取影響［6］，錸萃取率下降，故確定最佳濾液酸度為150g/L。

3.3 萃取相比對錸萃取率的影響

控制濾酸度150g/L、含錸470mg/L、 反應溫度25℃、萃取時間10min、改變萃取相比，考察萃取劑加入量對錸萃取率的影響，結果如圖4所示。

圖4 萃取相比對錸萃取率的影響

由圖4可知，當萃取相比由50∶1降至20∶1過程中，隨著萃取相比的不斷減小，萃取劑濃度占比增大，錸萃取率不斷提升，當萃取相比降至20∶1時，繼續提高有機相加入量降低萃取相比，溶液中其他元素萃取率升高［6］，導致錸萃取率下降，故確定最佳的萃取相比為20∶1。

3.4 反應溫度對錸萃取率的影響

控制濾液含錸470mg/L、酸度150g/L、 萃取相比20∶1、萃取時間10min、改變萃取反應溫度，考察反應溫度對錸萃取效率的影響，結果如圖5所示。

圖5 反應溫度對錸萃取率的影響

反應過程中，濾液、有機相粘度隨溫度升高而逐漸降低，溫度升高，有機相、液相粘度降低［7］，流動性增強，萃取反應、分相效果好，萃取率高，但過高溫度會造成有機相揮發損失，同樣不利于萃取效率提升，由圖5可知，當反應溫度達到25℃時，繼續升高反應溫度，錸萃取率變化不大，考慮環境溫度及能耗因素，故反應溫度采用常溫。

3.5 反應時間對錸萃取率的影響

控制濾液含錸470mg/L、酸度150g/L、 萃取相比20∶1、反應溫度25℃、改變萃取反應時間，考察反應溫度對錸萃取效率的影響，結果如圖6所示。

由圖6可知，當萃取過程反應時間少于10min時，隨著反應時間的不斷增加，錸萃取率不斷提升，當反應時間增至10min時，繼續延長反應時間，錸萃取率變化不大，故確定最佳的萃取反應時間為10min。

4 結論

（1）結晶母液萃取提錸最佳工藝參數為：結晶母液稀釋至含錸470mg/L，調節溶液酸度至150g/L，過濾除去固體微粒及殘存有機相，濾液采用有機相進行萃取，萃取相比20∶1,反應溫度常溫，反應時間10min；

（2）結晶母液經稀釋、酸化轉型、過濾除雜處理后，采用有機相萃取，錸萃取率可達98%以上；

（3） 此工藝實現了結晶母液中錸的回收利用，流程簡單，錸收率高。