钴镍渣综合回收后结晶母液萃取回收铜研究

谭 令，陈海清，温俊杰，苏 莎，刘 俊，王智友

（湖南有色金属研究院，湖南长沙 410100）

钴镍渣综合回收后结晶母液萃取回收铜研究

谭 令，陈海清，温俊杰，苏 莎，刘 俊，王智友

（湖南有色金属研究院，湖南长沙 410100）

介绍了株洲冶炼集团股份有限公司二段净化渣选择性分离锌、浸出液结晶铜后的结晶母液采用30%CP－150＋70%煤油萃取剂体系萃取铜，用3 mol／L硫酸作为反萃剂，铜的萃取率为99.68%（二级），铜的反萃率为98.01%。

钴镍渣；萃取剂；反萃剂

株洲冶炼集团股份有限公司在锌冶炼采用锌精矿常压富氧直接浸出—净化—电积生产电锌中，为保证电积锌的质量必须控制进入电积新液中的杂质含量。目前采用一段加锌粉净化除铜、二段加砷盐及锌粉净化除钴镍及进一步除铜、三段加锌粉净化除镉的生产工艺，控制电积新液中的杂质含量［1～5］。

在二段净液过程中有大量含钴、镍及铜的净化渣产生，并且由于在该净化段加砷盐净化钴、镍，渣中同时还含有部分砷。在对二段净化渣的处理中，渣通过浸出选择性分离锌后，浸出液中的铜通过结晶，结晶母液中依然含有一定量的铜，本文采用溶剂萃取法回收结晶母液中的铜，针对该结晶母液，进行不同萃取剂的筛选，提出采用CP－150提取铜，并研究了影响萃取的主要因素［6～8］。

1 试 验

1.1 原 料

本试验原料为二段净化渣通过浸出选择性分离锌、浸出液结晶铜后得到的结晶母液，其主要成分见表1。

表1 萃取原液主要成分g／L

从表1可以看出，该萃取原液的主要特点为：（1）萃取原液中Cu2＋浓度较高；（2）萃取原液中Zn2＋浓度较高。

1.2 试 剂

试验所用试剂包括：萃取剂、稀释剂（煤油）、反萃剂（硫酸溶液）、洗涤液（稀酸溶液）。

1.3 试验方法

铜萃取试验在分液漏斗中进行。分别按一定的比例要求，用量筒量取有机溶剂和萃取原液分别加入分液漏斗中，混合后静置分相，水相送检测；反萃是将负载有机相与反萃剂混合，振荡混合后静置分相，水相送检测。

2 结果与讨论

2.1 萃取剂的选择

试验选择了AD－100、CP－150、N－903三种萃取剂进行对比。萃取试验条件：O／A＝2∶1（有机相50 mL，萃取原液25 m L），震荡时间t＝5 min，萃取级数2级，分相时间5 min，温度15℃。试验结果见表2。

由表2可知，AD－100对铜的萃取率为95.98%，CP－150对铜的萃取率为96.85%，N－902对铜的萃取率为96.49%，因此，CP－150对铜的萃取效果最好。从对其它元素的萃取率分析，几种萃取剂均对砷不萃取，以CP－150对锌的萃取率最大。通过萃取试验现象及对各种萃取剂的反萃探索试验现象的观察，CP－150具有更好的萃取性能。综合考虑各种因素，确定沉砷后液铜的萃取剂为CP－150。

2.2 萃取剂浓度对萃取的影响

用CP－150为萃取剂，对比了萃取剂20%＋煤油80%、萃取剂30%＋煤油70%、萃取剂40%＋煤油60%三种萃取体系下，对铜的萃取效果。萃取试验条件：O／A＝2／1（有机相100 mL，料液50 mL），震荡时间t＝5 min，萃取级数＝2，分相时间＝5 min，T＝9℃。试验结果见表3。

表2 铜萃取剂选择试验结果

表3 不同萃取剂浓度萃铜试验结果

由表3可知，铜的萃取率随着萃取体系中萃取剂浓度的增大，呈上升趋势。但CP－150的密度为0.95～0.97之间，与水的密度相近，当体系中萃取剂浓度过大时，可能会造成分相困难。通常的萃取体系中一般选择15%～20%的萃取剂浓度，但由于试验所用溶液为铜的浓溶液，萃取体系中萃取剂的浓度太小，可能会存在萃取不完全，或导致萃取级数增加，生产效率降低的问题。根据试验结果30%的萃取剂浓度铜的一次萃取率即可达到93.84%，与40%的萃取剂浓度的试验结果O／A相差不大。因此，沉砷后液铜的萃取选择萃取体系为30%有机相＋70%煤油。

2.3 相比对萃取的影响

对比了O／A分别为1／1（有机相50 mL，料液50 mL）、2／1（有机相100 mL，料液50 mL）及3／1（有机相150 mL，料液50 m L）的条件下铜的萃取效果。萃取试验条件：萃取体系＝萃取剂30%＋煤油70%，震荡时间t＝5 min，萃取级数＝1，分相时间＝5 min，T＝5℃。试验结果见表4。

由表4可知，O／A较大时，相当于萃取剂的用量增大，由于体系中萃取剂含量高，所以较大的O／A可获得较高的铜的萃取率。但在萃取过程中O／A通常控制在1～3之间，O／A过大可能会影响有机相与水相的分离时间。由试验结果可以看出，在O／A＝2／1时铜的一次萃取率与O／A＝3／1时相差不大，所以确定萃铜O／A为2／1。

2.4 振荡时间对萃取的影响

对比了振荡时间分别为3 min、5 min、8 min、10 min的条件下铜的萃取效果。萃取试验条件：萃取体系＝萃取剂30%＋煤油70%，O／A＝2／1（有机相100 mL，料液50 mL），萃取级数＝1，分相时间＝5 min，T＝7℃。试验结果见表5。

表5 振荡时间试验结果

由表5可知，随着振荡时间的增加，铜的萃取率呈增大趋势，根据试验结果，5 min、8 min及10 min的结果相差不大，表明振荡时间5 min即可达到萃取的平衡点。

2.5 萃取级数对萃取的影响

采取二级萃取考察了萃铜效果，以及对其它元素的萃取率。萃取试验条件：萃取体系＝萃取剂30%＋煤油70%，O／A＝2／1（100 mL有机相＋50 mL水相），振荡时间t＝10 min，分相时间＝5 min，T＝7℃。试验结果见表6。

表6 萃取级数试验结果

由表6可以看出，两级萃取即可获得99.68%铜的萃取率。且钴、镍不被萃，锌有少量被萃。

2.6 反萃剂浓度对反萃的影响

根据试验要求，铜以硫酸铜的形式回收，本次试验选择硫酸作为反萃剂，试验考察了2.0 mol／L、3.0 mol／L、4.0 mol／L硫酸作反萃剂的反萃效果。

将在萃取体系为30%萃取剂＋70%煤油、O／A＝2／1（100 mL有机相＋50 m L水相）、振荡时间t＝5 min、T＝7℃、分相时间＝5 min的条件下萃取的有机相分别用2.0 mol／L、3.0 mol／L、4.0 mol／L的硫酸进行反萃。

反萃条件为：O／A＝4／1（100 mL有机相＋25 m L反萃剂）、反萃振荡时间t＝5 min、T＝7℃、分相时间＝5 min、反萃级数2级，试验结果见表7。

表7 反萃剂浓度试验结果

由表7可以看出，在反萃条件O／A＝4／1的条件下，采用2级反萃，2.0 mol／L、3.0 mol／L、4.0 mol／L的硫酸浓度，反萃率分别可达到95.85%、98.01%、98.86%，2.0 mol／L的硫酸浓度即可获得较好的反萃效果，3.0 mol／L硫酸浓度的反萃效果与4.0 mol／L的反萃效果相差不大。为保证反萃完全，可选择3.0 mol／L的硫酸作为反萃剂。

3 结 论

1.通过对AD－100、CP－150、N－903三种萃取剂进行对比试验，选择CP－150作为结晶母液铜的萃取剂。

2.以CP－150为萃取剂进行结晶母液铜的萃取，萃取体系选择30%萃取剂＋70%煤油、O／A选择为2／1、振荡时间为5 min、2级萃取。

3.选择3.0 mol／L硫酸为反萃剂，反萃O／A选择4／1、反萃振荡时间为5 min，2级反萃。

4.在上述技术条件下，铜的萃取率为99.68%，铜的反萃率为98.01%，达到了试验目的。

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Experimental Researches on Extraction and Reusing of Copper from Comprehensive Recovery Mother Liquor of Cobalt and Nickel Slag

TAN Ling，CHEN Hai-qing，WEN Jun-jie，SU Sha，LIU Jun，WANG Zhi-you
（Hunan Research Institute of NonferrousMetals，Changsha 410100，China）

This paper introduces extracting zinc from sec purification residue of Zhuzhou Smelting Group by using selective separation，then leaching solution used to crystallize copper to obtain crystal liquor.By using 30%CP－150＆70%kerosene extraction system，then using 3mol／L sulfuric acid as stripping agent in crystal liquor，the extraction rate of copper is 99.68%（two stage），copper stripping rate is 98.01%.

cobalt and nickel slag；extracting agent；stripping agent

TF804.2

A

1003－5540（2016）05－0034－03

2016－07－19

谭 令（1983－），男，工程师，主要从事资源综合回收、新材料研发等工作。