铜的萃取
第一节
萃取的基本概念和原理
一,基本概念
1,萃取:
就是水相中的被萃取组分与有机相接触后,通过物理和化学作用,使被萃取物部分或者几乎全部进入有机相,以实现萃取组分的富集和分离的过程.
2,相比: 在萃取过程中,有机相与水相体积的比例.
3,萃取率: 萃入有机相中的元素离子总量占两相中元素离子总量的百分比.
4,萃取剂:M5640酮肟类高分子有机物.
主要物理性质:比重0.95-0.97
着火点:92.2ºC
毒性:低毒,对个别动物皮肤有中等刺激.
外观:琥珀色液体
闪点:>62ºC
铜络合物溶解度:(g·L-1)Cu
>30(25ºC)
萃取性能指标(萃取剂10%体积百分比,PH=2的CuSO4溶液):
最大铜负载/(g.L-1) Cu
5.5∽5.9
萃取铜/铁选择性
≥
2000
萃取相分离时间/S
≤ 60S
铜的净传递量/(g.L-1) Cu
≥
2.75
反萃取相分离时间/S
≤ 60S
5.260# 溶剂油,作用为萃取剂的稀释剂.
6.有机相,为萃取剂和260#溶剂油的混合物.
二,铜的溶剂萃取化学
羟肪萃取铜的化学反应为:
(2RH)org+(Cu2+
+SO2-)aq=====(R2Cu)org+(2H++SO42-)aq
这个反应式说明;
1. 每萃取1g/L的铜会产生1.54g/L的硫酸
2.
萃取和反萃是一个平衡反应.
3.
增加氢离子的活度会使反应从右向左运动;
4.
增加萃取剂的活度会使反应从左向右运动;
三,混合室效率
铜的回收率,取决于混合室效率,对于一个设计和操作都很好的萃取车间,混合室的效率应为:萃取:90—93%,反萃:98—100%
混合室效率=在混合室中实现的金属传递质量/达到平衡时间的金属传递质量×100%
在达到平衡时的金属传质量可通过从混合室中取乳液的样品并进一步将其混合6—10分钟,
以使体系达到平衡.
Qp-Of
Af-Ap
萃取效率=____________×100=___________ ×100
Qe-Op
Af-Ae
Of-Qp
Ap-Af
反萃效率=___________×100=__________________
×100
Of-Qe
Ap-Ae
Af: 料液Cu, Of 空载有机相 Cu
Ap 萃余液Cu
Oe 平衡后水相Cu
Ae平衡后水相Cu
Oe 平衡后有机相Cu
四, 萃取系统中铜的质量平衡
在铜的萃取中,需要定期进行铜的质量平衡考查.
(F-R)Af =(Lo-So)Qf
或 Af/Qf=(F-R)/(Lo-So)=O/A
F: 料液Cu.g/L R:萃余液Cu.g/L,
Lo负载有机相Cug/L
So:空载有机相Cug/L
Af料液流量m3/h
Of: 有机相流量m3/h
从分析数据计算出来的化学反应的相比,应于由流量计读出的物理相比是相等的,如果这两个
相比不相等,则或者分析数据或者流量计读数有误,则需要进行核对,对反萃系统也有相似的质量
平衡.
这些数据应该定期核对,通过铜的质量平衡方程式可以计算出一些未知的数值.如你没有有机
相的流量计,可以计算有机相的流量.
五, 澄清室中的有机相厚度太小,有机相厚度低会导致:
1.
增加有机相的位移速度:
2.
减少有机相在澄清室中的停留时间;
3.
增大两相界面区的速度;
4.
这会导致相夹带水平提高;
六, 混合澄清槽中的空气
混合澄清槽中的空气有造成不良影响。
1.
空气在混合室中是第三相,它将减慢萃取和反萃取动力学.
2.
在澄清室中它会阻止分相.
3.
空气会让污物漂浮起来并传递到有机相的堰里。
空气的来源；
1.
相邻的混合室,提高在溜槽中有机相的厚度可以防止这个问题。
2.
混合室中的湍流,提高混合室的高度,采用折流障板.
七, 相夹带
1.
水相夹带有机相
水相夹带有机相,这会引起有机相在萃余液和电解液中的损失，有机相进入电解液中会造成阴极铜变色或阴极铜粘在不锈钢阴极板上难剥离,在电解车间中有机相会降解,因此不能返回到萃取车间。
2, 有机相夹带水相
负载有机相中夹带水相会将杂质元素,特别是铁传递到反萃段.夹带在空载有机相中的水相会把酸和铜传递到萃取液出口段，这会导致萃取段铜的回收率下降。
八, 相连续
1, 水相连续
就是水相是连续相,周围分布着有机相的小液滴..
2.
有机相连续
就是有机相是连续相,周围分布着水相的小液滴.
3, 相连续将确定有机相离开澄清室相堰时的行为:
当为水相连续时,有机相中不含水相,在水相中含有机相液滴.
当为有机相连续时,水相中不含有机相,在有机相中含有水相液滴.
为减少相夹带水平，通常要运行的混合室相连续为:
一萃: 水相连续,减少水相在负载有机相中夹带(当有污物时,可采用有机相).
二萃: 有机相连续,减少有机相在萃余液中的损失:
反萃: 有机相连续,减少有机相在电解中的损失:
4, 如何实现所须的相连续
要减少有机相在水中的夹带,要运行有机相连续.主要设置一个有机相回流管,以增加混合室中的相比O/A在1以上。
要减少水相在有机相中的夹带,要运行水相连续,就要设置一个水相回流管,将混合室中的相比O/A降到小于1.
第二节 萃取工艺流程及工艺指标
工艺流程简述:
萃取工艺流程有三条相对独立的流程路线，料液,有机相和废电解液.
1, 料液 一萃
二萃
萃余液
2, 有机相 反萃
二萃
一萃
有机相
3, 废电解液 反萃
富铜液
有机相池为负载有机相的汇集池,负载有机相经有机相泵输送到反萃搅拌槽的假底内与反萃液充分混合后，混合液经澄清池后分为两层,上层为空载有机相,下层为富铜液,富铜液经过浮油槽流进富铜液池,空栽有机相与一萃水相同时被二萃搅拌箱的叶轮吸到假底内经充分混合后，混合液经澄清池分为两层,上层为有机相,下层为萃余液,萃余液经萃余液缓冲池进入萃余液池,有机相被吸入一萃搅拌箱的假底内与料液泵从二次料液池打来的料液混合,混合液经澄清池分为两层,上层为富载有机相进入有机相池,下层为水相进入二萃搅拌箱.
工艺指标:
1,萃余液含铜小于0.2克/L
2,料液酸浓小于4克/L
3废电解液酸浓大于180克/L
4料液固体悬浮物小于50PPM
第三节 萃取与电积和浸出的关系
铜的溶剂萃取/反萃是湿法炼铜的三个工序中的一个工序,它将浸出和电积工序连接起来，其主要作用是:
1, 铜的富集,将浸出液中的铜浓度提高到50克/L,用于电积生产.
2, 铜的提纯,除掉如Fe,Mn,Co,Zn,Ca,Al等杂质.
因为浸出,萃取,电积三个工序是通过水相溶液关联的，任何一个工序操作条件的改变，都会影响到其它两个工序.由于水相溢液中杂质和过剩的酸会逐渐积累,因此，需要开路部分溶液从流程中除掉这些杂质或多余的酸，采用萃余液和电解液部分开路来控制杂质水平和过剩的酸。
在任一工序改变操作都会引起其他工序发生变化。
如果电解车间电积后产生的废电解液酸浓下降，达不到180克/L则会发生:
1
)负载有机相的铜不能完全反萃下来.
2
)进入二萃的再生有机相仍会有较高的铜;
3
)萃余液中的含铜量会增加而酸度会降低.
4
)萃取工序的铜回收率会下降;
5
)由于返回的萃余液酸度不够，铜的浸出率将下降，料液中铜的浓度会下降，结果从浸出传递到粗浅的铜量下降。
萃余液开路主要是为了控制总体溶液中杂质水平和过剩的酸。
电解液开路的主要目的是控制电解液中铁浓度在一定的水平，铁的浓度每升高1克/升,电流效率大约降低3%,一般电积效率约为92%,在电解车间铁的浓度一般控制在2克/生以下,铁通过物理夹带和化学反应的方式在反萃时进入电解,因为铁不会在电解槽中吸出金属铁，所以在电解液中铁浓度会不断增加.
第四节 影响萃余液指标的因素
一, 料液品位:
当料液品位达到6克/升以上时,萃余液的指标将恶化,因为有机相铜传递量的最大值约为5.5克/升左右,因为当料液升高，要加大稀释,将料液品位降低。
二, 料液酸浓:
料液酸浓的最大极限值为4.5克/升,否则萃余液中的铜含量将上升,处理的办法为:
1, 减少浸铜的用酸;
2, 通过加大洗水量,增加外排量来减少总酸量;
3, 直接加水降低料液酸浓.
三, 废电解液酸浓:
当废电解液酸浓降低到180克/升以下时,负载有机相中铜不能完全反萃下来,进入二萃的空载有机相仍含有较高的铜,造成萃余液超标处理的办法是电积岗位补酸,使酸浓达到180克/升以上.
四, 控制好相比;
一萃和二萃的相比为1:1,反萃的相比为1.2:1.5:1.
第五节 萃取岗位应注意的几个问题
一,
定期(每个星期一次)抽滤有机相池内的水，抽滤的水相视情况而定,如果是料液则抽到一萃的混合室内，如果是富铜液,将要抽到反萃混合室或者富铜液缓冲池,然后再用桶捞回有机相,抽滤后，吸管应该进萃余液池内冲洗有机相,以免有机相损失.
二, 当浓密机停车,不应向浓密机打萃余液,而又需要倒空料液池时,要减少料液的处理量,使外排量和处理量相等.
三, 协调压渣和浓密机岗的洗水量,因为洗水量即为外排萃余液量,不能使料液池和室内萃余液池跑冒.
四, 萃余液池和料液池内的有机相要及时清理.
五, 电积岗洗过料液中留下的有机相,不能再返回到萃取系统中.
