采用氨浸出溶剂萃取处理含铜铅浮渣

采用氨浸出一溶剂攀取处理含铜铅浮渣中出和彦等前言铅精炼或冶炼过程生成的含铜铅浮渣,以往一直被认为是一种难处理的物料。这是由于没有一种既简便而又有效地分离铜和铅的工艺方法。在竹原冶炼厂,这种难处理物料之一是八户厂的浮渣,即八户冶炼厂工锌高炉生产所产生的含铜铅浮渣。以往用回转加热炉处理,年初改用氨浸出一溶剂萃取流程,至今生产正常。本文将对该方法作简要叙述。传统方法及其问题八户厂浮渣的代表组成示于表。浮渣的主要成分是铜和铅,其次是金、银、锌等。表八户厂浮渣的组分元素金,克吨品位铜,一铅,一一硫,一过去竹原冶炼厂用旋转炉处理八户厂浮渣,生产粗铅和冰铜的工艺流程示于图。粗铅鱼些墨二卫企浮渣焦炭而蔽产一一门回转炉图」八户厂浮渣的旋转炉处理工艺流程在竹原冶炼厂进行电解精炼成电解铅,而冰铜则送到日比冶炼厂的铜精炼车间,制得粗铜。但是,正如表所示,用旋转炉处理,铜和铅不能完全分离。粗铅中含铜多,冰铜中含铅多。不但铅返回率高,而且金、银等直接回收率也低。为解决这个问题,竹原冶炼厂从年就着手研究氨浸出和溶剂萃取联合湿法处理流程。进行了小型和扩大试验。氨浸出结果表明,浮渣中的铜和铅基本上可得到完全分离。再用溶剂萃取,可得到很高的铜回收率。年开始安装设备,年初完成并投入生产,至今,生产正常。表旋转炉产物的品位用户产’品项目—一一一,一一一目一下一一一一一一一节一一一一—一兰星翌兰一阵公竺三一阵竺一鲤卜一卫竺,一矿量‘吨件,吨吨吨铜,‘斗‘铅别洲‘“金之艺克吨了克吨‘,克吨‘克,屯银‘斗,‘,克吨‘,。克吨丁。克吨,克吨工艺流程简要工艺流程示于图。三种溶液,即氨浸出液、有机溶剂、铜电解液分别在各自工序中循环,八卢厂浮渣主要生成电解铜和铅残渣。预先磨碎的八户厂浮渣,在氨溶液中边搅拌边浸出。溶液中通人二氧化碳和空气,以加速浸出反应。二氧化碳是当地电满工厂的付产品。氨浸出对铜有选择性,铅及其他成分几乎不被浸出,留于不溶性残渣铅残渣中。将铅残渣过滤、干燥,置于旋转炉中处理,制得粗铅。过滤铅残渣后的澄清浸出液主要成份为铜在混合澄清器中与、萃取剂接触以萃取铜,萃余水相返回到浸出工序。在混合澄清器中使铜的饱和有机相和铜电解尾液接触,反萃取铜,贫有机相返回萃取系统。反萃取液用作电解原液,生产电解反萃取混合合澄清器煤煤气洗涤叫石灰中和和图八户厂浮渣的氨浸出一溶剂萃取工艺流程铜。此外,还有氨气的处理工序。浸出过程中产生含氨的废气,一部份气体以氨水回收,返到浸出工序,剩余气体用稀硫酸吸收制取硫酸钱,最后再把废气通过洗涤塔进行按的完全回收。本工艺流程特点提高了金、银等有用金属回收率铜可直接产品化应用电满工厂的付产品—二氧化碳。其次在选择安装工艺流程设备时充分考虑了下列儿点使溶剂损失减少到最小为防止氨的污染,含氨的废气要彻底处理,设备要完全密封防止有机溶剂等易燃品发生事故提高全流程的连续化和机械设备效率。本设备电解铜的生产能力为吨月。试验、、户弓了的本流程在提交工业使用之前,对其主要工艺过程进行了小型试验和扩大试验。氮浸出试验铜的氨溶解反应是二级反应〔一〔,、,山,、,,、,二‘‘一卜止,一「“十一为溶解克分子铜,理论上需要克分子氨和克分子氧。为了高效率浸出八户厂浮渣中的铜,除利用和式外,还可根据下面的反应,使铅生成不溶解的碳酸铅。合刀一,如果像式那样,铅形成不溶解的硫酸铅时,铅中混有的铜粒表面被硬的硫酸铅膜所包裹,试剂很难浸人粒子内部进行浸出反应,所以铜的浸出率降低。一”为实现氨浸过程,往一定浓度的氨浸出液中加人一定量的八户厂浮渣,边强烈搅拌边通人含二氧化碳的空气。此时铜的浸出速度,主要受通人的空气量和搅拌强度的影响。其影响分别示于图和图。勿匆气入!标准米“吨铜·小时、之长令赚一屯、之丈夕呵催木丫吨肠小时标准米…毓众之百匕一一习一一副召超权低资、取‘训矽卜、、、、和、、某叮梢迷度爆石卜一卜,一叫叹葬〔、狡入姗言叹”牢巴空么压一吞刃佗万球子口承‘训如丹幂侧戳牢浸出时间,小时浸出时间,小时图空气供给量对铜浸出率的影响图境拌强度对铜浸出率的影响从图可以看出,在一定时间内,铜的浸出速度与空气供给量成正比,进一步增加浸出时间,反应速度反而减缓和下降。因此,增加铜浸出速度的最有效办法是增加反应初期单位时间的空气供给量,减少反应中期以后的单位时间空气供给量。从图可清楚看到,增加搅拌速度有助于提高浸出速度。铅残渣精炼试验将浸出八户厂浮渣得到的铝残渣的组成示于表。残渣除含一沁的铅外,还含金、银等有用金属及若干量未被浸出的铜。从后序处理工序可看出,铅残渣中铜含量应尽可能地减少。就是说,铅残渣过滤、干燥后用旋转炉精炼成粗铅。在该精炼中,转人粗铅中的铅、金、银等的量与铅残渣中铜含量有密切关系。即铅残渣中铜,在精炼时容易形成黄渣,该黄渣具有吸收很多金、银等性质。随着铅残渣中铜含量增加,黄渣生成量也增加,同时,转人黄渣中的金、银等的量也增加。由于黄渣还不易处理,所以有用成份的总回收率不得不降低。根据以上理由,要求铅残渣中铜量尽可能低些。在增塌中做了各种不同含铜量的铅残渣试样的还原试验,测定了所进人粗铅、黄渣和炉渣中的有用成份的分配率。还原试验条件列于表。各成份的分配率示于图一。表铅残渣的代表组分,元素品位金,克吨一一一银,克吨一一一表铅残渣还原试验条件铅残渣用量焦炭用量碳酸钠用量还原炉热源还原温度克次克次克次牛石墨增垠任,电炉刁一一一内一一一一一一一一一一一还原时间小时一一二一砂一冬闷一一叫卜一扭铅水叭醚它卜厂卜柳肋匆初刃承‘哥谧众斑卜一一一抵铅残渣中铜含量,图还原试验时铅残渣中铜含鼠与铅分配率之间的关系错残查中祠介「段,弘图引京一方验时铅残渣中洞介畴铜分配率之阳结关系腑秘尹幼家‘并暇求罕涟铜黄冰日碑汤六户土习的瞬‘哥旧减水酬铅残渣中铜含鼠,铅残渣中铜含量,图还原试验时铅残渣中铜含量与图还原试验时铅残渣中铜含量金分配率之间的关系与银分配率之间的关系从图看出,铅的分配与铜量关系不大,其中大部份分配在粗铅中。从图看出,铜量少时,’铜在粗铅中分配比例较大。但是随着铜含量增多,铜在黄渣中分配比例也增加。从图、图看出,金、银在黄渣中的分配随渣中铜量成比例增加,在粗铅中分布是随铜量增加而逐渐减少的。亏容剂萃取试验作为铜的选择性萃取剂的优点在很多文献应用实例中已有报导。本方法是用从氨浸出液中萃取铜,再用稀硫酸溶液反萃取铜。反萃取液作为铜的电解液,电解制取铜产品。萃取和反萃取的反应分别以和式表示。萃取一〔办〕十一一十又十十匀反萃取一十多一,〔刃一H(6)根据文献,ux6斗N是L;x63和L;x65N的混合物,其结旋式分别如下:C:H。一户甘一CH一口一CH一C4JJ、l{}t11001硕NOHcZ11。(Lix马3)(CHZ):一CHJ押C’.““叹HONVH(Lt其65万)根据L汉试剂的制造厂资料,L;x64N的物理性质列于表5。它在常温下呈粘稠状液体。几种金属离子的L议64N萃取时的pH平衡图示于图9,从图可以看出,对c讨十的键合力是很强的。为与广泛使用的金属萃取剂DZEHPA进行比较,D正HPA对各种金属萃取与pH关系曲线示于图10。两者比较,可看出L议64N对铜有极好的选择性。图11表示L、x64N从氨溶液中萃取金属的等温线。小型试验是在分液漏斗中做的。试验用的浸出液和有机溶剂组成见表6。。‘0Ni80604020确补八耳门翔搜N全2弓Fe(圣11)Z孕v(干…r‘Oj产Cwe抖LI.子11||八Zri六、祝‘喇哑叫12345pH图9Li‘64N萃取金属时,萃取量与pH关系曲线01234567PH图10DZEHPA从硫酸盐溶液中萃取个属时,萃取率与Pi{关系曲线刃O20水‘并岛褂Zn20406080王00王20140总氨,克/升(N}J3/N}{士二2/l)图t1肠x64N从氨浸液中萃取金属时,萃取率与总氨浓度关系曲线表SL议64N的物理性质一般物理烹性质pH一2时对各种金属的选择性外观比重(25“/25“)粘度(ePs)弓.斗℃30飞〕60t〕流动点(AS『rM)引火点(ASTM)燃烧点(ASTM)淡褐色液休门只99C了+完全萃取F尸十部分萃取M。‘+极微萃取v仆极微萃取nU工、勺」,三才,,‘‘l丈一3斗_书七85七92.2℃zn’+、“护+)Ca环、Mg’+!Ag”+、A,’+{不能萃取Fe‘+、s‘+}Coz+、Ni3+)表6试验用的萃取剂及浸出液组成有机相(溶剂)3。%(体积)Lix64N十70%(体积)稀释剂水相(氨浸出液)NH3‘6摩尔/升Cu=5·89克/升zn二3.2克/升Pb”0.55克/升}l’II一9·5将一定量的浸出液和有机溶剂放入分液漏斗,振荡10分钟,稍静置后进行分离,得到有机相(铜饱和有机相)和水相(萃余液),然后测定各种金属成份的转移量。结果列于表7。表7萃取试验结果组组分分产.钻钻水水相相有机相相萃余水相,克/升升有机相,克/升(计算值)))毫毫升升毫升升升升升升升升升升升升升升升升升升升升升升升升升升升铜铜铜铜铜锌锌铅铅铜铜锌锌铅铅777888850000.06662.65550.46665.40000.05550。011111111118弓0000.06662.石5550,斗3337.68880.07770.02221115666550006.71112.95550.50009.58880.05550.011133312228弓OOO31.98883.20000.52229.88880.00000.02从表7可看出,虽然原浸出液中含有铜、锌、铅,但只有铜被萃取,其他成份几乎不被萃取。表7结果也可绘于图12。从图12看出,当用30外(体积)Lix6斗N溶剂萃取铜时,最大容量约为10克/升。价0即有机相/水相=1匆柑东‘并拼黔洲乎歹目人~二~~-上---一一J-10巧勿铜用量,克图12用3。%Lix64N溶剂从铜氨溶液中萃取铜时的萃取率接着,在混合澄清器中,用铜的电解尾液进行铜的反萃取。图13为混合澄清器示意图。铜饱和有机相和铜电解尾液从混合器的底部进人,经搅拌混合后,流人澄清器。在此,由于比重的差异分层为有机相(贫有)和水相(铜电解原液)。反萃取铜的条件和试验结果列于表8,影响反萃取率的主要因素示于图14。表8反萃取试验结果编号反萃取条件有机相中铜浓度}反萃取率硫酸浓度克/升铜浓度克/升时搅拌速度转/分反萃取克/升八U。一入zn”,、月马‘工了。门一了曰,刁,闷了/卜曰。,一。U有机相:水相萃克/升%2.794.034,,61.963.531.556.83l。14取.一月,J丁1,IJ污,J嘴d.dJd泣JlJI‘飞d二才,月口.刀,..……qOC,QC勺QC,n月‘‘人,盆,.且t且,,.,...,,立1.1.........……‘,勺l一勺,‘1主,.1.1.11.n曰n曰n曰n曰nUn目n曰nU”†,jC,j户,Jn甘,j,J6,、”卜曰,jZ自,j了hr卜J,J,厂自泞沈J丁r卜U农曰,乙J几.及丁,乙月气刁.,”,n”曰’、门。n目一j.曰nUn曰nU尹nnU产n产6C口长nUU,‘,1,”,.1,.1,‘目l,‘,‘,‘n曰nƒU,‘,山nU,乙勺么刁气J翎‘q,‘门‘.口‘”.,乙qjŽ弓工J6工JR有机相(溶剂):30%水相(铜电解尾液):(体积)Lix6斗N十70%(体积)稀释剂T一50;160一200克/升+Cu25一朽克/升坷有机相铜电解原液有有机相相尸尸尸水相相铜饱和有机相铜电解尾液橙清器图1弓混合澄清器试验设备示意图70上述结果表明,混合器的搅拌强度、搅拌时间和电解尾液的酸浓度对提高反萃取率有很大影响。而温度、有机相/水相等影响不太大。但是,不可能无限制地提高反萃取率,因为随着反萃取率的提高,夹带在水相中悬浮的有机相,由于不能分离而造成溶剂损失也在增大。有机相在水相中损失的主要因素有:有机相的组成、反萃取液组成、反萃取条件、混合器结构、0。(有机相连续)一AC(水相连续)的不同、澄承即尸即‘搽吕答侧脚树Z口佰口勿口搅拌速度,转/分时间,分酸浓度,克/升图抖搅拌强度、时间和酸浓度对反萃取率的影响O二25升/分A=25升/分25升/分/