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萃取-电积生产阴极铜的工艺设计 总第116期 2004年12月 工程设计与研究 萃取一电积生产阴极铜的工艺设计 邓孟俐 [摘要]介绍了某工程采用萃取一电积工艺生产阴极铜的工艺流程,主要技术经济指标,主要 设备选择及车间配置的设计. [关键词]萃取;电积;阴极铜;工艺设计;工艺流程;技术经济指标 1前言 用萃取一电积工艺生产阴极铜方法在国 外已广泛应用,我国也有数家生产规模较小 的工厂采用此工艺回收氧化矿,低品位废矿 和复杂难选矿等中的铜,其中最大的年生产 能力为2000t阴极铜.本工程利用萃取一 电积工艺处理氧化铜精矿经堆浸后送来的酸 性浸出液——硫酸铜溶液生产阴极铜,浸出 液成分见表1,pH=1.8,2.0,建设规模为年 产阴极铜10000t.质量达到GB/T467—1997 中标准阴极铜(CLJ—CATH一2)牌号. Na 0.79 2工艺流程 根据堆浸浸出液的特性及产品质量要 求,本工程采用如下工艺流程(见附图). 该工艺过程属湿法冶金,整个生产过程 中溶液闭路循环,当溶液中的杂质积累到一 定量时,作适当的开路处理.通过萃取过程, 连续地将含铜有机相送到反萃工序,同时将 萃余液送回堆浸利用;通过反萃过程,将合格 的硫酸铜溶液送到电积.通过电积过程将富 铜溶液中的铜提取出来,同时将电解贫液送 往萃取和堆浸工序. 2.1萃取工艺 2.1.1萃取原理 萃取是通过高效铜萃取剂与浸出液的动 态接触,使铜从溶液中分离和富集,获得适合 电积要求的硫酸铜溶液的过程.萃取过程的 基本化学平衡方程式简述如下: 萃取 2RH(有机)+Cu甘R2Cu~+2H(-.) 反萃 式中:RH代表高效萃取剂; R’cu代表高效萃取剂与铜形成的络合 物. 当浸出液与有机相混合时,反应向右进 行,铜被有机相萃取,形成负载有机相,释放 出酸进入浸出液,一般每萃取1kg铜约产生 1.54kg硫酸.当电积产生的电解贫液与含 铜的负载有机相混合时,反应向左进行,电解 液的酸被消耗,铜进入电解贫液.萃取和反 萃取反应进行的程度受浸出液中的pH值和 电解贫液酸度的影响. 2.1.2萃取剂的选择 铜萃取剂的选择是萃取工艺的关键之 一 ,优良的铜萃取剂应该具有对铜离子的选 择性好,铜铁分离系数大,净铜交换量大,萃 取和反萃速度快且分相容易,萃合物溶于稀 释剂,化学稳定性好,不易降解,水溶性小,此 外,萃取剂还应具有价格便宜,易于采购等特 点.稀释剂是能溶解萃取剂并组成有机相的 惰性溶剂,在有机相中占有很大比例,它的作 工程设计与研究第116期 附图萃取一电积生产阴极铜工艺流程 用不只是溶解萃取剂,降低有机相的粘度,改 善有机相的分散与聚结,而且对萃取剂的最 大负荷能力,动力速度,金属离子的选择性及 相分离都有影响. 虽然国内一些科研部门一直致力于研究 高性能的铜萃取剂,但目前国内工业生产广 泛应用的铜萃取剂大多是进口产品,主要有 I』84,Ij84N,LiX622,M5640等,其中 Lix984,Lix984N适合低铜浓度浸出液, Lix622,M5640适合高铜浓度浸出液,另外还 有用于氨浸铜溶液的萃取剂.本工程根据酸 性浸出液含Cu3.5L,pH=2.0等特点,选 择Lix984N作为铜萃取剂,满足在萃取过程 中相分离时间快,铜铁分离系数大,净铜交换 量大等要求.选择260#煤油作为稀释剂, Lix984N配260#煤油在萃取时分相快,挥发 损失少;经计算萃取有机相浓度为11%(体 积比). 2.1.3萃取流程的设计 本工程依据浸出液成分及有机相浓度等 特点,确定萃取流程为二级萃取,一级洗涤, 一 级反萃.萃取段相比O/A=1,洗涤段相比 O/A=4,反萃段相比O/A=2.3,3,萃取温 度15,30?,萃取时间3min,澄清速率3,6 , 5.2m3/m2?h.浸出液由堆浸泵送至萃取 高位槽,然后进入铜萃取箱经过二级萃取,铜 进入有机相,萃余液自流到堆浸;为减少杂质 进入电解液中,在负载有机相反萃前进行洗 涤,洗去其中夹带的部分铁及水相,洗涤液采 用5g/I的微酸性水循环使用,当杂质积累 较多时,外排一部分到堆浸使用,再补充一部 分新水及酸,洗涤后的有机相自流到有机相 总第116期萃取一电积生产阴圾铜的工艺设计3 地下贮槽,再泵入反萃铜萃取箱;反萃液为含 Cu约35g/I,硫酸160,190g/I的电解贫 液,经过反萃后负载有机相中的铜进入反萃 后液,反萃后液即CuSt34溶液,含Cu约45g/ I,自流到电解液循环贮槽,经超声波气振及 气浮塔除油后,使CuSO