从铅冰铜氧化焙烧产物酸浸液中溶剂萃取铜

刘大方，华宏全，杨坤彬，史谊峰，舒 波，范兴祥，向成喜

(1.昆明理工大学 冶金与能源学院，云南 昆明 650093；2.云南铜业股份有限公司，云南 昆明 650102；3.昆明冶金高等专科学校 冶金材料学院，云南 昆明 650033)

从铅冰铜氧化焙烧产物酸浸液中溶剂萃取铜

刘大方1,2，华宏全2，杨坤彬2，史谊峰2，舒 波2，范兴祥3，向成喜2

(1.昆明理工大学 冶金与能源学院，云南 昆明 650093；2.云南铜业股份有限公司，云南 昆明 650102；3.昆明冶金高等专科学校 冶金材料学院，云南 昆明 650033)

研究了用ZJ988萃取剂从铅冰铜氧化焙烧产物的硫酸浸出液中萃取铜，考察了萃原液酸度、有机相组成、相比、混合时间、萃取级数对铜萃取率的影响，以及硫酸浓度、反萃取相比对铜反萃取率的影响。试验结果表明：萃原液酸度对铜萃取率影响明显；在常温、有机相ZJ988体积分数40%、萃原液pH=1.0、相比VO/VA=4/1、混合时间5 min、7级萃取条件下，铜萃取率达98.11%；对负载有机相用硫酸溶液反萃取，在硫酸质量浓度240 g/L、相比VO/VA=8/1、混合时间3 min、2级反萃取条件下，铜反萃取率达94.07%，回收效果较好。

铅冰铜；焙烧；浸出液；ZJ988；铜；萃取；反萃取

鼓风炉冶炼粗铅副产物铅冰铜经氧化焙烧、硫酸浸出获得含铜、铁、铟浸出液，其中的铜可采用溶剂萃取法高效提取[1]。从含铜溶液中溶剂萃取铜的相关研究已有很多，可选用的萃取剂也较多[2-7]。为了从浸出液中高效分离铜而不影响后续萃取铟，研究了用ZJ988作萃取剂萃取铜，考察了各种因素对铜萃取和反萃取的影响。

1 试验部分

1.1试验原料

试验原料为某鼓风炉冶炼粗铅副产物铅冰铜。铅冰铜经硫酸化焙烧后用硫酸浸出，获得含铜、铁、铟的浸出液。浸出液(萃原液)组成见表1，pH接近1.0。

表1 萃原液成分 g/L

1.2试验仪器与试剂

仪器：数显恒温水浴锅(XMTD-204，金坛市精达仪器制造有限公司)，精密增力电动搅拌器(JJ-1，金坛市城东新瑞仪器厂)，循环水式真空泵(SHB-A，北京中兴伟业仪器有限公司)，电子天平(TY5002，上海精密科学仪器有限公司)，调速多用振荡器(HY-5，常州国华电器有限公司)。

试剂：硫酸(分析纯，西陇化工股份有限公司)，铜萃取剂ZJ988(羟基酮肟与羟基醛肟体积比为1∶1，福建紫金选矿药剂有限公司)，稀释剂为高闪点260#煤油。

1.3试验方法

萃取试验在室温下进行。按要求配制不同组成的有机相，即ZJ988与煤油按不同体积比混合。然后将有机相与水相(萃原液)按不同体积比(相比VO/VA)放入分液漏斗中，盖紧玻璃盖后置于振荡器托盘上，在一定振荡速度下振荡一定时间，之后取下分液漏斗平放于铁架台上，记录分层时间，分相后测定有机相和水相体积并分析铜质量浓度，计算铜萃取率。

反萃取试验在室温下进行。用硫酸溶液作反萃取剂，试验过程与萃取试验相同。

2 试验结果与讨论

2.1溶剂萃取

2.1.1有机相组成对铜萃取率的影响

试验条件：室温(20 ℃±)，相比VO/VA=4/1，混合时间5 min，静置时间6 min，1级萃取。有机相组成对铜萃取率的影响试验结果如图1所示。

图1 有机相中ZJ998体积分数对铜萃取率的影响

由图1看出，铜萃取率随有机相中ZJ988体积分数增大而提高：ZJ988体积分数为10%时，铜萃取率仅为13.75%；ZJ988体积分数为40%时，铜萃取率为28.35%；ZJ988体积分数升高到50%时，铜萃取率超过35%，但分相时间较长。从生产角度综合考虑，确定有机相中ZJ988体积分数以40%为最佳。

2.1.2相比对铜萃取率的影响

试验条件:室温(20 ℃±)，有机相中ZJ998体积分数40%，混合时间5 min，静置时间6 min，1级萃取。相比VO/VA对铜萃取率的影响试验结果见表2。

表2 相比VO/VA对铜萃取率的影响

由表2看出：铜萃取率随相比VO/VA增大而提高；相比VO/VA=6/1时，铜萃取率为40.12%。随相比VO/VA增大，萃取剂用量增大，生产成本增大，综合考虑，确定相比VO/VA以4/1为最佳。

2.1.3混合时间对铜萃取率的影响

试验条件：室温(20 ℃±)，有机相中ZJ998体积分数40%，相比VO/VA=4/1，静置时间6 min，1级萃取。混合时间对铜萃取率的影响试验结果如图2所示。

图2 混合时间对铜萃取率的影响

由图2看出：混合时间越长，铜萃取率越高；混合时间超过5 min后，铜萃取率提高缓慢。一般来说，铜的萃取需要经过5～7级，综合考虑生产效率，确定1级萃取混合时间以5 min为宜。

2.1.4萃原液酸度对铜萃取率的影响

当溶液酸度接近被萃取金属水解酸度时，金属萃取率最大。在25 ℃、Cu2+水解酸度为1条件下，Cu2+的水解pH=4.5。在萃取剂体积分数一定条件下，欲提高金属萃取率，只有提高溶液pH。控制有机相中ZJ998体积分数为40%，相比VO/VA=4/1，混合时间5 min，1级萃取，萃原液酸度对铜萃取率的影响试验结果如图3所示。

图3 萃原液酸度对铜萃取率的影响

从图3看出：铜萃取率随萃原液pH增大而提高；萃原液pH=1.5时，铜萃取率为31.36%；继续增大萃原液pH=2.5，铜萃取率接近50%。试验过程中发现，萃原液酸度过低，萃取分相较慢，萃取时间较长。综合考虑，确定适宜的萃原液pH=1.0。

2.1.5萃取级数对铜萃取率的影响

用ZJ988单级萃取铜，铜萃取率均不高，难以满足生产要求，所以需要多级萃取。在单因素试验基础上进行多级萃取试验。试验条件：有机相中ZJ998体积分数40%，萃原液pH=1.0，相比VO/VA=4/1，混合时间5 min。萃取级数对铜萃取率的影响试验结果如图4所示。

图4 萃取级数对铜萃取率的影响

由图4看出，萃取级数对铜萃取率影响较大，随萃取级数增加铜萃取率提高：1级萃取，铜萃取率为42.35%；经过7级萃取，铜萃取率达98.11%。7级萃取后萃余液组成见表3。

表3 7级萃取后萃余液组成 g/L

由表3看出，锌、铁、砷、铟等元素基本未被萃取，说明ZJ988对铜的萃取选择性较好。

2.2反萃取

2.2.1硫酸质量浓度对铜反萃取率的影响

试验条件：室温(20 ℃±)，相比VO/VA=8/1，混合时间3 min，2级反萃取。硫酸质量浓度对铜反萃率的影响试验结果如图5所示。

图5 硫酸质量浓度对铜反萃取率的影响

由图5看出，铜反萃取率随硫酸质量浓度增大而提高。硫酸质量浓度为270 g/L时，虽然反萃取率较高，但反萃取液酸度过高，硫酸浪费严重。综合考虑，确定硫酸质量浓度以240 g/L为宜。

2.2.2反萃取相比对铜反萃取率的影响

试验条件：室温(20 ℃±)，硫酸质量浓度240 g/L，混合时间3 min，2级反萃取。反萃取相比对铜反萃取率的影响试验结果见表4。

表4 反萃取相比VO/VA对铜反萃取率的影响

由表4看出，铜反萃取率随相比降低而提高。过低的反萃取相比虽可获得较高的铜反萃取率，但硫酸用量增加，且反萃取液体积增大、铜质量浓度降低。综合考虑，确定反萃取相比(VO/VA)以8/1为宜。

3 结论

试验结果表明：用ZJ988从铅冰铜氧化焙烧产物酸浸液中萃取铜是可行的；适宜条件下，经过7级萃取，铜萃取率可达98%以上；对负载有机相，用240 g/L硫酸溶液反萃取，适宜条件下经2级反萃取，铜反萃率达94%以上。铜回收效果较好。

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SolventExtractionofCopperFromAcidicLeachingLiquorofOxidizingRoastingProductofLeadMatte

LIU Dafang1,2，HUA Hongquan2，YANG Kunbin2，SHI Yifeng2， SHU Bo2，FAN Xingxiang3，XIANG Chengxi2

(1.FacultyofMetallurgyandEnergyEngineering，KunmingUniversityofScienceandTechnology，Kunming650093，China; 2.YunnanCopperCo.，Ltd.，Kunming650102，China; 3.FacultyofMetallurgicalMaterialEngineering，KunmingMetallurgyCollege，Kunming650033,China)

Solvent extraction of copper using ZJ998 from leaching liquid of oxidizing roasting product of lead matte using sulfuric acid were studied.The effects of extraction liquid acidity，ZJ998 concentration in organic phase，phase ratio(VO/VA)，mixing time，extraction stages on copper extraction rate were examined.The effects of sulfuric acid concentration and phase ratio(VO/VA) on copper stripping rate were also researched.The results show that the extraction liquid acidity has significant effects on copper extraction rate.The optimal process conditions obtained are room temperature，ZJ998 concentration in organic phase of 40%，extraction liquid pH of 1.0，VO/VAof 4/1，mixed time of 5 min，extraction of 7 stages，and sulfuric acid concentration of 240 g/L，VO/VAof 8/1，mixing time of 3 min，stripping of 2 stages.Under the conditions，the extraction rate of copper may reach 98.11%,and the stripping rate of copper may reach 94.07%.

lead matte；roasting；leaching liquid；ZJ998；copper；extraction;stripping

TF804.2;TF811

A

1009-2617(2017)05-0388-03

10.13355/j.cnki.sfyj.2017.05.009

2017-02-15

刘大方(1980-)，男，湖南武冈人，博士研究生，高级工程师，主要研究方向为铜的冶炼及资源综合利用。

史谊峰(1963-)，男，硕士，正研级高级工程师，博士生导师，主要研究方向为有色金属冶金。

E-mail:3168963848@qq.com。