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          濕法冶金處理銅的萃取劑進展過程

          作者:管理員    發布時間:2016/7/15 17:15:41

          濕法冶金處理銅的萃取劑進展過程

          1968產生了現代銅濕法冶金工業至今,世界上己設計、建設并運轉了約50家大型濕法冶銅工廠。目前這些工廠使用的萃取劑主要有羥肟、7-取代-8-羥基喹啉基喳琳、β-二銅、三元胺和季銨鹽等

          1.羥肟萃取劑

              Cu2+通過dsp2雜化傾向于生成平面四方構型的配合物。這種結構具有一定的特殊性,正是這種特殊性導致了銅與其它金屬離子在性質上有重大差異,從而構成它的鰲合萃取分離化學基礎。

              羥肟萃取劑為濕法冶銅工業上使用最廣的鰲合萃取劑。羥肟與苯環相連的經基上的氫能被Cu2+所置換,而氮原子能提供一對孤對電子與Cu2+配位,因此能與C u2+形成鰲合結構。最早生產的羥肟萃取劑為a-烷基羥肟,但目前工業上使用的羥肟萃取劑主要為芳香族羥肟萃取劑。

              早期開發的芳香族羥肟萃取劑只具有單一的取代基,經過改進目前工業使用的芳香族羥肟萃取劑具有多個取代基,比只具有單一的取代基的羥肟在疏水性稀釋劑中溶解度更大,更不易氧化分解,分相性更好,夾帶損失降低,更易反萃。

              羥肟萃取劑主要運用在酸性硫酸鹽銅溶液萃取中,在酸性含氯量少的銅溶液中也有應用。羥肟也可用于氨一錢鹽溶液中銅的萃取,但其萃取性能不及β-二銅,故未大量應用于工業生產。

              2. 7-取代-8-羥基喹啉

          在廣譜萃取劑8-羥基喹啉7位引入C12支鏈或直鏈烯基或C8-25支鏈或直鏈烷基后或吸電子基生成7-取代-8-羥基喹啉,其適應酸性高氯銅浸出液的萃取。7-取代-8-羥基喹啉的酸性十分弱,水溶性極小、油溶性好,在高酸高氯條件下萃銅;也可從氨一錢鹽溶液萃銅,但目前研究人員對它還只是進行實驗室研究,并未用于氨一錢鹽溶液中萃銅生產。工業上用的7-取代-8-羥基喹啉主要是某公司生產的Kelex系列。

          3.β-二銅

              β-二銅易互變異構為烯醇結構,其烯醇式經基上的H可以和C u2+交換,碳基上的O可以和Cu2+配位,從而形成鰲合物。早期的β-二銅是直鏈脂肪結構,位阻小。配位體的空間效應對反應有很大的影響,利用具有空間位阻的配體可以形成具有剛性的配合物,使反應底物按一定的方向與金屬配位,有利于提高反應的選擇性,故目前市售的β-二銅都具有高位阻結構。β-二銅酸性很弱,在堿性溶液中溶解度很小,故可從堿性溶液或氨水溶液中萃銅。其在硫酸銅溶液中也具有很好的選擇性,pH>4時,萃取率一般高于80% 。

              4.三元胺和季銨鹽

              三元胺即叔胺適宜在酸性高氯化物溶液中萃取銅。最大的優點是可以用水反萃,得到氯化銅溶液。但電積氯化銅溶液只能生成銅粉,而不能生成高質量的陰極銅,因此需對氯化銅溶液進行再次萃取、反萃獲得硫酸銅溶液。這就使工序復雜繁瑣。工業上用的三元胺主要N235, Adogen283等及其鹽。通常冶煉廠先購入三元胺,再根據需要自行將其季銨鹽化。

          隨著銅工業發展的需要,各國研究機構近幾年紛紛研制和開發了適用于濕法冶銅的新型銅萃取劑。

              我國昆明冶金研究院新開發了一代號為KM的性能優良的銅萃取劑。KM用煤油稀釋至體積分數為10%時,其飽和容量達6.18g·L-1,較相同體積分數的LIX984的萃取容量高,萃取分相時間小于30s,反萃分相時間小于25s,銅萃取率不低于92%,反萃取率不低于95%,銅鐵分離系數不低2000。

              杜某等研究的N,N’-二(十二烷基)乙二胺二乙酸在pH≥6條件下對C u2+有很高的萃取率,且在一定范圍內隨萃取劑濃度增大和溫度升高萃取率均增大。

              某礦冶研究總院新研制的BK992為經酮肪和經醛肪復配物,其用煤油稀釋至體積分數為10%時,萃取率為85.5%~98.8%,反萃率為53.2%~64.0%銅的凈傳遞量為2.44~3.77g·L-1,能克服萃取生產運行中絮凝物的影響,沒有降解,穩定可靠。

              姚某等人合成了5種脫氫機胺水楊醛類席夫堿銅萃取劑,研究結果表明,萃取溫度和萃取時間對銅離子萃取率的影響不明顯,萃取溫度在20~30℃ ,萃取時間為2h就能達到萃取平衡;大部分席人堿在低pH范圍內對銅離子的萃取效果不理想,在高pH范圍內有較好的萃

              歸納現有銅萃取劑分子的結構特征可以看出,其萃取官能團主要是:C=O,C=S, OH、=N-、=N-OH和一COON等。這些萃取劑以N, SOCu2+配位、H+C u2+交換來實現鰲合萃取;或者利用N的路易斯堿性和酸反應成鹽,再進行陰離子交換來實現萃取。

              在濕法冶銅工業中曾出現過眾多萃取劑,但大多數萃取劑在工業生產中被逐漸淘汰。一種萃取劑是否能夠在工業中推廣應用首要取決于其性能是否適宜工業應用、是否適宜工藝參數的波動,再者也需考慮其成本。目前使用的這些類型的銅萃取劑合成工藝都較繁,成本難以降低,因此開發新型銅萃取劑、對現有銅萃取劑的合成工藝進行改進日益成為萃取劑研究工作者關注的問題。

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