浸出液中聚丙烯酰胺对铜溶剂萃取的影响

汤启明， 周述蓉， 刘 丹， 李 凤， 阳启华

(重庆康普化学工业股份有限公司， 重庆 长寿 401221)

浸出液中聚丙烯酰胺对铜溶剂萃取的影响

汤启明， 周述蓉， 刘 丹， 李 凤， 阳启华

(重庆康普化学工业股份有限公司， 重庆 长寿 401221)

研究了铜浸出液中的聚丙烯酰胺对铜溶剂萃取的影响，发现浸出液中的聚丙烯酰胺会增加浸出液的粘度和萃余液中的有机相夹带、降低萃取过程的分相速度和动力学性质。浸出液中聚丙烯酰胺浓度越高，对铜溶剂萃取的影响就越大。聚丙烯酰胺的影响随其分子量和离子度的增加而增大。不同结构的聚丙烯酰胺对铜溶剂萃取的影响也不同。水相连续时聚丙烯酰胺对分相的影响比有机相连续时大。浸出液中聚丙烯酰胺的浓度小于0.01%(w/w)时，对铜溶剂萃取的影响很小。

絮凝剂； 聚丙烯酰胺； 铜； 溶剂萃取

现代铜湿法冶金采用“浸出- 萃取- 电积”工艺。浸出液经过溶剂萃取将铜离子转移到电积液中，电积液中的铜离子在阴极被还原成金属铜。浸出液与萃取剂混合后，浸出液中的细微颗粒物会恶化分相性能。因此，在浸出液与浸出渣分离时，可以往浸出矿浆中加入絮凝剂使液固分离更加彻底。有机高分子絮凝剂由于用量少、絮凝效率高而被广泛使用。袁城等[1]对阳离子聚丙烯酰胺在湿法炼铜中的应用进行了研究，发现在湿法炼铜浸出矿浆中加入800万分子量的阳离子聚丙烯酰胺20 mg/L，沉降2 h絮凝效果最佳。如果絮凝剂用量太多，就会残留在浸出液中，改变浸出液的物理性质，从而影响铜溶剂萃取的效果。蒋宇航等[2]等研究了X型絮凝剂对铜萃取分相速度的影响，结果显示如果絮凝剂添加过量， 超过125 g/m3，分相时间明显延长。为了湿法炼铜企业能够正确选择和使用聚丙烯酰胺絮凝剂，本文研究了浸出液中的聚丙烯酰胺对铜溶剂萃取的影响。

1 试验原料

聚丙烯酰胺(PAM)的规格和来源如表1所示。模拟浸出液组成如表2所示。

表1 聚丙烯酰胺的规格和来源

铜萃取剂Mextral984H由重庆康普化学工业股份有限公司生产，稀释剂采用重庆康普化学工业股份有限公司的DT- 100，电镀专用硫酸铜来自金川集团铜盐有限公司，含量≥98.0%。

2 试验结果及讨论

2.1 聚丙烯酰胺对浸出液物理性质的影响

测量各种模拟浸出液的粘度和表面张力，结果如图1和图2所示。

表2 模拟浸出液组成

图1 残留聚丙烯酰胺对浸出液粘度的影响

图2 浸出液中聚丙烯酰胺对浸出液表面张力的影响

从图1和图2可以看出，浸出液中的聚丙烯酰胺对浸出液的表面张力影响不大，但是浸出液的粘度随着聚丙烯酰胺浓度的增加而增加。聚丙烯酰胺的分子量越高，离子度越大，对浸出液粘度的影响越明显。其中，阳离子聚丙烯酰胺对粘度的影响最大，阴离子聚丙烯酰胺对粘度的影响最小。

2.2 聚丙烯酰胺对萃余液夹带有机相的影响

7 mL 15%(v/v)Mextral984H分别与5 mL模拟浸出液混合3 min，静置，观察萃余液中的夹带情况(有机相连续)。分相完毕后，再分别加入同种模拟浸出液5 mL，混合3 min，静置，观察萃余液中的夹带情况(水相连续)。

结果表明：浸出液中的聚丙烯酰胺会增加萃余液中的有机相夹带，当聚丙烯酰胺浓度大于0.01%时，夹带尤为明显。与有机相连续相比，水相连续时聚丙烯酰胺对夹带的影响更加明显。萃余液中的有机相夹带随聚丙烯酰胺离子度的增加而增大。非离子聚丙烯酰胺对夹带的影响与离子度较大的阳离子聚丙烯酰胺(CPAM55)相当，阴离子聚丙烯酰胺对夹带的影响最小。随着聚丙烯酰胺分子量的减小，其对萃余液中夹带的影响明显降低。

2.3 聚丙烯酰胺对Mextral984H萃取性能指标的影响

按照文献[3]中使用的方法，在性能测试杯中先加入10%(v/v)Mextral984H 250 mL，启动搅拌，调节转速1 270 rpm。加入250 mL 4号模拟浸出液。加入一半开始计时，30 s时停搅拌，分别取有机相和水相10 mL，测定有机相和水相中的铜浓度。重启搅拌，有机相和水相混合5 min后，停止搅拌，记录分相时间，分别取有机相和水相10 mL，测定有机相和水相中的铜浓度，计算萃取等温点和萃取动力学，详见表3。

表3 浸出液中聚丙烯酰胺对Mextral984H萃取性能指标的影响

从表3可以看出，浸出液中的聚丙烯酰胺对Mextral984H萃铜性能指标的影响主要表现为延长分相时间。水相连续时聚丙烯酰胺对分相速度的影响较有机相连续大。不同分子结构的聚丙烯酰胺对分相速度的影响也存在差异。阳离子型聚丙烯酰胺对分相速度的影响最大，其次为阴离子型聚丙烯酰胺，非离子型聚丙烯酰胺对分相速度的影响最小。聚丙烯酰胺的离子度越高，对分相速度的影响越大。聚丙烯酰胺的分子量越小，对分相速度的影响就越小。阳离子和阴离子型聚丙烯酰胺对Mextral984H萃铜性能指标的影响还表现为降低萃取动力学性质。阴离子型聚丙烯酰胺对萃取动力学性质的影响较阳离子型聚丙烯酰胺大。聚丙烯酰胺的离子度越高，对萃取动力学性质的影响越明显。

3 结论

(1)分子量较大的阳离子聚丙烯酰胺和非离子聚丙烯酰胺在浸出液中的浓度超过0.01%时，会明显增加浸出液的粘度。阴离子聚丙烯酰胺和分子量较小的非离子聚丙烯酰胺对浸出液粘度的影响较小。

(2)浸出液中的聚丙烯酰胺会增加萃余液中的有机相夹带，当聚丙烯酰胺浓度大于0.01%时，夹带尤为显著。有机相连续时萃余液中的夹带要比水相连续时小很多。随着聚丙烯酰胺分子量的减小，其对夹带的影响明显降低。

(3)浸出液中的聚丙烯酰胺还会延长分相时间。聚丙烯酰胺的浓度越高，对分相速度的影响越大。水相连续时聚丙烯酰胺对分相速度的影响较有机相连续大。不同的聚丙烯酰胺对分相的影响存在差异。

(4)浸出液中的阳离子和阴离子聚丙烯酰胺，会延长达到萃取平衡的时间，降低萃取过程的动力学性质。阴离子聚丙烯酰胺对萃取动力学性质的影响较阳离子型聚丙烯酰胺大。聚丙烯酰胺的离子度越高，对萃取动力学性质的影响越明显。非离子聚丙烯酰胺对萃取动力学性质几乎没有影响。

[1] 袁城，黄万抚，邹莲花. 阳离子聚丙烯酰胺在湿法炼铜中的应用研究[J]. 有色金属科学与工程，2012，3(3)：40-42.

[2] 蒋宇航，王伟东，沈建中. 絮凝剂对铜萃取分相速度的影响[J]. 湿法冶金，2009，28(3)(Sum. 111)：170-172.

[3] R. Brantley Sudderth, Stephen M. Olafson, Philip L. Mattison, Michael J. Virnig. Low Viscosity Copper Solvent Extraction Reagent Formulation [P]. US：20040126291A1

Impact of polyacrylamide in PLS on the performance of copper solvent extraction

TANG Qi-ming, ZHOU Shu-rong, LIU Dan, LI Feng, YANG Qi-hua

The impact of polyacrylamide (PAM) in PLS on the performance of copper solvent extraction is studied. The results indicate that the viscosity of PLS and the organic entrainment in raffinate increase if PLS contains polyacrylamide. Meanwhile, slower phase disengagement and worse extraction kinetics are observed. The impact of polyacrylamide on extraction performance intensifies with the increasing of concentration of PAM，the molecule weight and ion exponent. When the PAM molecule structure changes, its effect on the performance of solvent extraction also different. The PAM effect on phase separation under aqueous continuous is bigger than that under organic continuous. The impact of PAM on copper solvent extraction will be very small if the PAM concentration in PLS is less than 0.01% (w/w).

flocculant; polyacrylamide; copper; solvent extraction

汤启明(1967—)，男，重庆铜梁人，工程师，主要从事湿法冶金工作。

2016-- 06-- 01

TF811

B

1672-- 6103(2017)02-- 0069-- 03