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冶金行业

铜的萃取分离

发布时间:2025-01-15 | 浏览量:1248

铜的萃取分离
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技术概述

铜萃取是铜萃取湿法冶金的核心分离环节,核心目的是从预处理后的铜矿浸出液中,选择性分离铜离子并实现初步富集,为后续反萃、电积 / 置换制备金属铜奠定基础。

利用螯合型萃取剂(如羟肟类 LIX、M 系列)对铜离子的高选择性,在酸性条件下与铜离子形成稳定螯合物,使铜离子从水溶液(水相,即浸出预处理液)转移至萃取剂与煤油的混合液(有机相),而铁、铝等杂质离子留存于水相(萃余液,可循环用于浸出)。

与传统火法冶金相比,铜萃取湿法冶金无需高温熔炼环节,大幅降低了二氧化硫等有害气体的排放,同时对矿产资源的适应性更强,能够实现低品位资源的有效回收。目前,全球约30%以上的铜产量通过湿法冶金工艺获得,在智利、澳大利亚、中国等主要产铜国家得到广泛应用。

萃取原理

铜萃取湿法冶金的完整流程主要包括浸出、萃取、反萃取、电积(或置换)四个核心环节,各环节紧密衔接,形成闭环式资源回收体系。

核心过程分为四个阶段:

  1. 浸出环节:铜离子的溶解与富集:浸出是将铜矿中的铜转化为可溶于水的铜离子的过程,根据铜矿类型(氧化矿、硫化矿)和处理规模,常用的浸出方式主要有堆浸、槽浸、搅拌浸出等。
  2. 萃取环节:铜离子的选择性分离:萃取是利用萃取剂对铜离子的高选择性,将铜离子从预处理后的浸出液中分离出来的过程,核心设备为混合澄清器、萃取塔等。该环节的关键是选择合适的萃取剂,确保其对铜离子的萃取能力强,同时对铁、铝、钙、镁等杂质离子的萃取能力弱,实现铜与杂质的有效分离。
  3. 反萃取环节:铜离子的反萃与富集:反萃取是将负载铜离子的有机相(负载有机相)中的铜离子重新转移至水溶液中,得到高浓度铜电解液的过程,本质是萃取反应的逆过程。该环节的核心是破坏铜-萃取剂螯合物的稳定性,使铜离子解吸进入水相。
  4. 电积/置换环节:金属铜的制备:经反萃取得到的高浓度硫酸铜溶液(反萃液)可通过电积或置换工艺制备金属铜,其中电积工艺是目前工业上应用最广泛的方法,适用于大规模生产;置换工艺则主要用于小规模生产或处理低浓度铜溶液。
铜萃取工艺流程示意图

图:铜萃取工艺流程示意图

核心设备参数-混合萃取槽

设备型号 混合体积 电机功率 可选材质
CC-0.125 0.125L 30W PP、PPH、PVC、PTFE、PMMA
CC-0.3 0.3L 60W PP、PPH、PVC、PTFE、PMMA
CC-0.5 0.5L 60W PP、PPH、PVC、PTFE、PMMA
CC-10 10L 180W PP、PPH、PVC、PTFE、PMMA
CC-200 200L 1.75KW PP、PPH、PVC、PTFE、PMMA

典型应用场景

湿法冶金铜提取

从低品位氧化铜矿、硫化铜矿浸出液中提取铜,采用 "浸出 - 萃取 - 电积" 工艺路线,特别适合处理传统火法冶金难以经济处理的低品位矿 (铜含量 < 1%)

电子制造铜回收

PCB (印刷电路板) 蚀刻废液、T-LCD 显示器电极基板蚀刻液中铜资源回收,年处理量超百万吨,兼具环保与经济效益

废杂铜资源再生

废旧电线电缆、铜合金、废电子设备等拆解产物的铜回收,尤其适合处理复杂成分的铜废料和合金

工业废水深度处理

电镀、冶金、化工等行业含铜废水 (5-500mg/L) 的资源化回收与达标排放,年处理量超 200 万吨,解决 "工业毒瘤" 问题

常见问题解答

萃取剂是铜萃取湿法冶金的核心材料,其性能直接决定萃取效率、铜与杂质的分离效果及生产成本。选择萃取剂时需满足以下要求:对铜离子的选择性高、萃取容量大、化学稳定性好(耐酸、耐氧化)、易反萃、毒性低、成本可控。目前,工业上常采用混合萃取剂(如LIX 984与磺化煤油混合),以兼顾萃取效率和反萃性能。同时,需定期对循环使用的萃取剂进行净化处理,去除其中的降解产物和杂质,避免萃取性能下降。

浸出效率直接影响后续环节的处理效果和铜回收率。对于氧化矿堆浸,需优化矿堆高度、颗粒粒度、喷淋强度和频率等参数,提高硫酸溶液与矿石的接触面积和反应效率;对于硫化矿生物浸出,需控制好浸出体系的温度(通常为25-35℃)、pH值(通常为1.5-2.0)、溶解氧浓度和细菌接种量,促进微生物的生长和代谢,加快浸出速率。此外,可通过添加催化剂(如高铁离子)或采用分段浸出工艺,进一步提高浸出效率。

萃取-反萃取环节的核心设备为江苏正分混合澄清槽,混合澄清槽具有操作稳定、两相分离效果好、处理量大等优点,是目前工业上应用最广泛的萃取设备;

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