铜湿法冶炼萃取剂替代试验研究

包玉玲，孙 康，徐文隆，赖春华，王鹏程

（1.西藏玉龙铜业股份有限公司，西藏 昌都 854000；2.青海省高原矿物加工工程与综合利用重点实验室，青海 西宁 810006）

近年来国内经济的持续稳定增长，将继续加大对铜产品的需求量[1]。我国铜冶炼行业生产集中度大幅提升，逐步向规模化、专业化方向发展，技术装备水平和产品质量有了较大提高[2]。目前铜冶炼行业进入新一轮的产业升级期，铜冶炼行业日趋集团化、专业化、大型化和国际化；行业技术进步加快，铜冶炼工艺设备日益向大型、高速、连续、自动、精密、节能和环保型方向发展；铜冶炼产品的低成本、高精尖、高效化发展趋势日渐明显[3]。近年来发展较快的浸出-溶剂萃取-电积(L-SX-EW)新工艺引人关注[4，5]。目前采用这一新工艺生产的铜占矿产铜的22%。在该工艺中电积工艺是属于成熟工艺，浸出工艺也日趋完善，而对对浸出液的分离富集仍采用传统的液-液萃取技术。由于有机相存槽量大，而萃取剂又昂贵,使生产成本增加，如何降低萃取剂的成本，是当前湿法冶炼行业研究的重点[6，7]。

1 研究现状

某高原低品位氧化铜矿采用常压搅拌浸出-浓密分离-底流CCD洗涤-含铜溶液过滤-尾渣及萃余液中和生产金属铜产品的湿法工艺。该湿法系统自投产以来，萃电车间萃取工段所使用的萃取剂一直为北京一家公司代理的氰特公司生产的进口型M5640萃取剂。M5640萃取剂虽然生产以来未出现异常，单耗指标2017年平均为4.86公斤/吨阴极铜，2018年1～5月份平均单耗指标5.06公斤/吨阴极铜，但存在单价偏高，且去年该公司代理权到期。为了更好的控制生产成本及保证后期生产，公司决定进行萃取剂替代选型试验，寻找一家质优价廉相同品质萃取剂生产厂家就迫在眉睫了。

2 试验结果

2.1 试验原料

试验料液为搅浸车间现生产产出的含铜浸出料液。浸出料液铜浓度6.31g/L～13.87g/L，硫酸浓度7.63g/L～14.93g/L，铁0.87g/L～2.11g/L。

2.2 试验反萃取液

反萃取液为萃电车间现生产产出的电贫液或实验室配制的硫酸溶液。电贫液每次试验均重新取样，电贫液铜浓度26.87g/L～33.13g/L，硫酸浓度180.55g/L～196.6g/L。实验室配制的硫酸溶液浓度180g/L～185g/L。

2.3 萃取剂

本次试验我们取现生产使用的、进口、国产等共六种萃取剂进行试验。分别按萃取剂1～6编号，萃取剂-1#为现生产中使用的M5640，2#为进口CHEMOREXCP-150，3#、4#为LIX984N和LIX973NS-LV，5#为Mextral 5640H，6#为DZ984N，前四种都为进口，后两种为国产。

表1 萃取剂型号及编号

2.4 有机相的配置

六种萃取剂与生产使用110号稀释剂分别配制成11种浓度为15%（体积浓度）的有机相进行萃取、反萃取试验。有机相成份及编号见表2。

表2 有机相组成及试验编号

2.5 萃取试验方案

取有机相400ml～700ml倒入烧杯中，启动搅拌（搅拌桨刚浸入有机相中），倒入同体积高铜料液，开始计时，搅拌3分钟后，停止搅拌，开始分相时间记录，当分相结束后，记录分相结束时间。

分相结束后把有机相与水相倒入分液漏斗静置5分钟，将水相、有机相分别排入烧杯中，第一次萃取结束。用第一次萃取后的负载有机相重复进行第二次、第三次萃取。将每次萃取的萃余液分别取样，化验铜浓度。最终萃取后的有机相为负载有机相。

2.6 反萃试验方案

将第一组负载有机相倒入烧杯中，启动搅拌（搅拌桨刚浸入有机相中），倒入相同体积反萃液，开始计时，搅拌3分钟后，停止搅拌，开始分相时间记录。

分相结束后把有机相与水相倒入分液漏斗静置5分钟，把分液漏斗中的反萃液、有机相分别排入烧杯中，第一次反萃取完成。用第一次反萃取后的有机相重复进行第二次反萃取操作。对每次反萃液取样，化验其铜浓度。最后一次反萃有机相为空载有机相。

2.7 试验结果

2.7.1 萃取、反萃效率

11种有机相的萃取率、反萃取率（单位：%）统计数据分析见下图1。

图1 11种有机相的萃取率、反萃取率数据图

从上图中可以看出萃取剂-4#的萃取率最大，73.88%，萃取剂-1#与萃取剂-4#混合后的有机相8萃取率为72.93%，比有机相1高出2.44个百分点；萃取剂-3#萃取率69.57%，反萃率71.24%，萃取剂-6#的萃取率69.87%，反萃取率70.94%，两者指标差异不大；萃取剂-1#萃取率70.49%，反萃取率70.41%，萃取剂-2#萃取率71.34%，反萃取率69.54%、萃取剂-5#萃取率71.07%，反萃取率70.33%，萃取率最高与最低相差0.85个百分点，反萃率最高与最低相差0.87个百分点。从以上数据可以看出萃取剂-1#、萃取剂-2#、萃取剂-5#的指标较为接近，且萃取率与反萃取率指标波动不大。

2.7.2 有机相负载量、净铜传递量

11种有机相的有机相负载量、净铜传递量（单位：g/L）试验的数据分析见下图2。

图2 11种有机相的有机相负载量、净铜传递量数据图

有机相4的萃取能力最强，同等条件下有机相4铜负载量最大，9.01g/L。有机相4反萃最弱，因铜负载量最大，致使有机相4净铜传递量最高。

2.7.3 分相速度

11种有机相的萃取分相速度、反萃分相速度（单位：秒）试验的数据分析见下图3。

图3 11种有机相的萃取分相速度、反萃分相速度数据图

萃取剂-3#、萃取剂-4#、萃取剂-6#萃取分相时间及反萃分相时间均较长，萃取剂-1#、萃取剂-2#、萃取剂-5#萃取分相时间相差不大，反萃取分相时间有一定差异；萃取分相速度、反萃分相速度5与1最接近，分相时间短，速度快。

2.7.4 萃余液含铜

有机相经过两级萃取后萃余液含铜指标见表2（单位：克/升）。

表2 有机相两级萃取后萃余液含铜

从上表可以看出：有机相-3萃余液含铜达0.56g/L，有机相4、5萃余液含铜最低，仅0.39g/L，两者差0.17g/L，萃余液含铜有差异，均能满足条件。综合判定有机相4、5此项指标最佳。

3 试验结论

（1）萃取率、铜负载量、精铜传递量分析：萃取剂-4#指标最好，萃取剂-3#、萃取剂-6#指标一般，萃取剂-1#、萃取剂-2#、萃取剂-5#三者指标较为接近。

（2）分相时间分析：萃取剂-3#、萃取剂-4#、萃取剂-6#萃取及反萃取均较长。萃取剂-5#萃取分相时间最短，萃取剂-1#反萃取分相时间最短。

（3）根据试验结果，萃取剂-1#、2#、5#效果最佳，建议选用萃取剂-2#或5#作替代，但萃取剂-2#为进口代理型，萃取剂-5#为国产型，从性价比考虑建议优先选用萃取剂-5#，即Mextral 5640H。