浅谈负载Lix984N洗涤除铁的方法

李洪标

(吉林吉恩镍业股份有限公司， 吉林 磐石 132311)



浅谈负载Lix984N洗涤除铁的方法

李洪标

(吉林吉恩镍业股份有限公司， 吉林 磐石 132311)

本文着重介绍了Lix984N萃取除铜后，造成铜电积液中铁含量过高，铁在阳极的溶解会增加硫酸的消耗，在铜电解液中的积累会降低电解液中的导电率，并增大电解液的粘度和密度,影响生产运行成本。通过洗涤前液中加入适量铜的方法，利用洗涤前液中的铜置换掉Lix984N负载有机相中的铁，以达到减少铜电积液中铁含量的目的。

Lix984N； Fe； Cu； 洗涤液

萃取技术给铜的湿法冶金带来了革命性的变化，创建了现代湿法铜工业。Lix系列萃取剂作为铜萃取剂，主要应用在大型电积铜厂家，而本厂采用Lix984N萃取剂，对电解镍液进行净化除铜，反萃液再进行铜电积，形成系统中铜的开路。电解铜作为副产品，对各项经济指标产生着重要影响。经过Lix984N除铜后，铜电积液中的铁成为了影响电解镍、电解铜生产经济指标的关键。铁虽然不至于在阴极上析出而影响产品质量，但它在阴、阳极之间来回作用，使电流效率下降，铁在阳极的溶解会增加硫酸的消耗，在铜电解液中的积累会降低铜电解液中的导电率，并增大铜电解液的粘度和密度，造成系统中铜无法开路，铜反萃前液中含铜量过高，使卸载后Lix984N中负载铜过高，从而影响Lix984N对镍电解液净化除铜的效果。

Lix984N萃取系统在萃取和反萃段之间设置洗涤段，其目的是洗涤去除有机相夹带的料液水相，降低铜电积液中的氯离子、镍离子等含量，以减少由有机相夹带料液中的杂质进入铜电积液，洗涤液采用酸化清水。

1 试验部分

1.1 试验试剂

试验所用试剂见表1，试验原料成分见表2。

表1试剂及含量

硫酸/g·L-1硫酸铜/g·L-1Lix984N/V·V-1104.0,8.016.95

表2 试验原料成分 g/L

1.2 所用仪器

所用仪器包括分液漏斗、烧杯、康氏振荡器、量筒、容量瓶。

1.3 试验步骤与结果

将Lix984N负载有机相分别经过以下条件的三级逆流洗涤，流比为O/A=1∶1，洗涤后Lix984N有机相再经过两级逆流反萃，流比为O/A=2∶1进行试验，并测定相关数据如下：

(1)用10 g/L硫酸洗涤Lix984N负载有机相，洗涤后的Lix984N负载有机相，再分别进行200 g/L硫酸反萃和电铜贫液反萃，得到数据如表3。

(2)用10 g/L硫酸和4.0 g/L硫酸铜混合溶液洗涤Lix984N负载有机相，洗涤后的Lix984N负载有机相，再分别进行200 g/L硫酸反萃和电铜贫液反萃，得到数据如表4。

(3)用10 g/L硫酸和8.0 g/L硫酸铜混合溶液洗涤Lix984N负载有机相，洗涤后的Lix984N负载有机相，再分别进行200 g/L硫酸反萃和电铜贫液反萃，得到数据如表5。

表3 10 g/L硫酸洗涤后，不同条件下料液与有机负载数据对比 g/L

表4 10 g/L硫酸和4.0 g/L硫酸铜混合溶液洗涤后，不同条件下料液与有机负载数据对比 g/L

表5 10 g/L硫酸和8.0 g/L硫酸铜混合溶液洗涤后，不同条件下料液与有机负载数据对比 g/L

注：本文所有数据均经过4次平行试验所得。

2 结果与讨论

2.1 Lix984N负载影响

通过Lix984N的铜饱和容量10%(V/V)为5.1 g/L，本文中Lix984N含量测定为16.95%，负载铜仅为5.66 g/L，可知Lix984N并未达到铜饱和负载，在特定的条件下，Lix984N将萃取更多的其他杂质，如Fe3+等。而本厂的Lix984N主要应用在镍电解液净化萃取除铜中，为保证Lix984N萃铜余液含铜指标合格，并兼顾到铜电积液中的铁指标，被动提高Lix984N的浓度和降低Lix984N萃铜前液中的Fe3+，增加了系统的运行成本。

2.2 数据结果对比讨论

通过以上数据可以看出，向洗涤前液中加入不同含量的铜，可以置换掉负载有机相中的铁，这与相关资料中提到的使用酸化含铜液，铜能够将负载有机相中的铁置换下来观点一致，但随着洗涤前液中铜含量的逐步增加，洗涤后液中铜含量也在明显增加，若控制不好洗涤前液中铜的含量，那么就会造成洗涤后液中含铜过高，从而造成铜的反复循环，或金属流失，例如本厂系统采用闭路循环模式，若在洗涤前液中加入过高铜离子，则会产生金属流失现象或增加运行成本。

加入不同含铜量的洗涤前液对Lix984N负载有机相进行洗涤，洗涤后的Lix984N有机相，再经过200 g/L的硫酸反萃，反萃后液中的铁明显呈现递减趋势，铜呈现递增趋势。反萃后的有机相中铜和铁含量基本维持稳定，通过数据也能看出，酸化含铜液洗涤Lix984N负载有机相时，可以置换掉Lix984N负载有机相中的铁离子。

加入不同含铜量的洗涤前液洗涤后的Lix984N有机相，再经过贫铜反萃，反萃后液中的铁呈现递减趋势，铜呈现递增趋势。反萃后的有机相中负载的铜呈现递增趋势，铁呈现递减趋势。

可以看出Lix984N负载有机相在经过酸化含铜液洗涤时，无论在硫酸或贫铜反萃条件下，反萃后液规律基本一致。而Lix984N有机相负载差别较大。对此的解释可能为反萃前液中含铜不同，使Lix984N有机相与液相中的铜达到平衡有关。针对这种情况可以认为并不是洗涤前液中含铜越高越好，要选择适量的含铜洗涤前液，否则会因为反萃后Lix984N有机相中负载铜过高而影响到镍电解液中萃取除铜效果。

3 结论

(1)Lix984N洗涤前液中加入适量的铜，可以有效抑制铜电积液中的铁，比酸化清水洗涤Lix984N负载有机相的除铁效果更明显。

(2)根据数据显示，Lix984N洗涤前液中不适合加入过多的铜，虽然对抑制铜电积液中的铁起到明显作用，但是加入过多铜后，洗涤后液中的铜含量同样比较高，造成成本的浪费，并且对回收铜不利，本文通过试验建议洗涤前液中含铜控制在4 g/L左右为宜，不宜过高。

(3)对于Lix984N萃取剂来说，尽量达到铜饱和负载状态，减少出现萃取更多杂质的情况，同样可以减少由Lix984N有机相带入到铜电积液中的杂质。

(4)大多数厂家是采用循环利用方式，铜电积液经过铜电积后，电积后液用于反萃Lix984N，故本文建议采用电铜贫液直接配置Lix984N洗涤前液，不仅可以形成铁的开路，同时还可以有效抑制铜电积液中的铁。

(5)相关资料显示，Lix984N在连续运转中，开始Cu2+的萃取率比Fe3+高的多，但长期运转后，Fe3+的萃取率比Cu2+还要高，尤其是像本厂这种混盐萃取条件下，有Cl-存在的情况下，Cl-与Cu形成络合阴离子，Lix984N萃取除铜时更加困难，导致Fe3+更加容易萃取，从而影响电积铜液的质量，故在洗涤前液中加入铜离子除去Lix984N负载有机相中的铁是行之有效的方法之一。

[1] 朱祖泽，贺家齐.现代铜冶金学[M].科学出版社，2003.

上海微系统所发现锗基石墨烯取向生长物理机制

中国科学院上海微系统与信息技术研究所信息功能材料国家重点实验室SOI材料与器件课题组在锗基石墨烯的取向生长机制方面取得进展。研究人员发现衬底表面原子台阶对于石墨烯取向生长的重要性，并且与华东师范大学合作借助于第一性原理DFT理论计算分析得到石墨烯单晶畴在(110)晶面的锗衬底上取向生长的物理机理，为获得晶圆级的单晶石墨烯材料奠定了实验与理论基础，有助于推动石墨烯材料真正应用于大规模集成电路技术。相关研究成果发表在NanoLett.,2016,16(5),pp3160-3165上。

石墨烯凭借其优异的电学性能被人们认为是后硅CMOS时代最有竞争力的电子材料之一，SOI材料与器件课题组于2013年在国际上首次实现了用锗基衬底CVD法生长大尺寸连续单层石墨烯，实现了石墨烯与半导体的集成。韩国三星公司在此基础上将锗基石墨烯的研究工作推广至单晶晶圆级别，在(110)晶面的锗衬底上通过生长一系列取向相同的石墨烯单晶畴进而无缝拼接为晶圆级的高质量单晶石墨烯材料，然而相关取向生长的物理机制一直不明确。SOI课题组研究人员发现在原子台阶密度高的锗衬底表面上生长的石墨烯晶畴通常位于台阶边缘，并且具有高度取向性；而在经过高温退火处理平坦的表面上生长的石墨烯取向性差。通过第一性原理DFT理论计算发现锗原子与碳原子在台阶边缘处形成的强烈的Ge—C化学键以及两者的晶格匹配关系决定了石墨烯晶畴的取向性。对于石墨烯取向一致机理的研究，有助于加深对CVD生长石墨烯的过程中微观机制的了解，推动石墨烯真正应用于微电子领域。

Discussion on iron removal method by washing load Lix984N

LI Hong-biao

After copper stripping for Lix984N, the iron content in copper electrolyte is too high. The accumulation of iron in copper electrolyte will reduce conductivity of electrolyte but increase viscosity and density of electrolyte, which will affect the operation cost. The paper introduces the method by adding an appropriate amount of copper into the solution before washing, which displaces iron in organic phase of Lix984N load, aimed at reducing iron accumulation in copper electrolyte.

Lix984N; iron; copper; washing solution

李洪标(1983—)，男，吉林盤石人，工程师，从事生产技术管理工作。

2015-09-14

2016-04-15

TF811

B

1672-6103(2016)04-0079-03