稀释剂物化性质对羟肟萃取剂萃取铜性能的影响

2018-04-25王朝华徐志刚季尚军张称心

湿法冶金 2018年2期

王朝华，徐志刚，邹潜，季尚军，张称心

(重庆康普化学工业股份有限公司金属溶剂萃取工程技术研究中心，重庆 401221)

溶剂萃取过程中，有机相一般由萃取剂、稀释剂和改质剂组成，其中稀释剂占比较大。稀释剂的性质对萃取过程有重要作用[1-2]：降低萃取剂黏度和密度，使有机相与水相分离更顺利；提高萃取剂活性，改善有机相传质条件，加快萃取反应速度，提高萃取生产效率。

目前，铜溶剂萃取工业使用最广泛的萃取剂是羟肟类萃取剂[1]。常温下，羟肟与醛肟的黏度都很大，流动性很差，须与稀释剂配合使用。市面上销售的稀释剂种类较多，各种牌号的稀释剂性质差异较大，因此，选择合适的稀释剂至关重要。稀释剂对萃取生产和萃取剂性能都有很大影响[2-8]，若稀释剂选择不当，会影响萃取过程的顺利进行，给萃取操作和生产带来很多麻烦。有关稀释剂对萃取剂性能的影响研究文献不多，行业内有关稀释剂的选用也没有统一标准。稀释剂的物化性质比较容易测定，因此，研究稀释剂的物化性质对羟肟萃取剂萃取性能的影响，探索其影响规律，对稀释剂的合理选择有重要意义。

1 试验部分

1.1 稀释剂的选择

试验选用了8种煤油稀释剂，物化指标及组成见表1。

表1 8种煤油稀释剂的物化指标及组成

1.2 试验试剂

萃取剂：醛肟类萃取剂Mextral860H，酮肟类萃取剂Mextral84H，重庆康普化学工业股份有限公司产品；其他试剂均为分析纯。

1.3 试验条件

试验在分液漏斗中进行。试验条件：有机相中，萃取剂体积分数10%；水相中，Cu、Fe质量浓度分别为 6.0、3.0 g/L；水相pH=2.0；反萃取剂中，Cu 、H2SO4质量浓度分别为35、160 g/L；萃取相比Vo/Va=1/1，有机相与水相各400 mL；混合时间5 min；搅拌速度1 750 r/min；温度25 ℃。

2 试验结果与讨论

2.1 稀释剂黏度对萃取动力学的影响

选用5种不同黏度煤油稀释剂(A,B,C,D,E)进行萃取试验，考察稀释剂黏度对萃取动力学的影响试验结果见表2。

表2 煤油稀释剂黏度对铜萃取动力学的影响

5种煤油稀释剂的理化指标除黏度差别较大外，密度、表面张力等相差不大(见表1)，因此，可以认为试验数据的差别是由黏度变化引起的。由表2看出：稀释剂黏度对羟肟萃取剂的萃取动力学和反萃取动力学都有一定影响，反应速度随稀释剂黏度增大而降低。这一规律对于酮肟和醛肟萃取剂是一致的。稀释剂黏度增大会使有机相传质和扩散效率下降，从而使萃取反应速度降低[3]。

2.2 稀释剂黏度对铜铁萃取选择性的影响

稀释剂黏度对铜铁萃取选择性的影响试验结果见表3。可以看出：稀释剂黏度对羟肟萃取剂和醛肟萃取剂的Cu/Fe选择性有一定影响，影响规律一致，即随黏度增大，铁萃取量增加，Cu/Fe选择性下降。

表3 煤油稀释剂黏度对Cu/Fe萃取选择性的影响

稀释剂黏度对铜铁选择性的影响可能与物质的传质过程有关。混合过程中，部分Fe3+可能比Cu2+先接触到萃取剂分子而先被萃入有机相，导致萃取初期铁萃取量升高，但随混合时间延长，这部分多萃取的铁会被水相中的Cu2+置换出来。如果有机相黏度较大，铁萃取后形成的萃合物扩散速度变慢，那么铜置换铁所需时间会延长，在一定混合时间内(5 min)，萃取的铁有可能无法被铜全部置换出来，从而使铁萃取量增大。