專利名稱：從水溶液中萃取銅的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過提高萃取液的粘度以及通過將水溶液分散成液滴并形成密集的液滴聚集體，從而以液-液溶劑萃取法從含有高含量硫酸鹽的水溶液中萃取銅的方法。萃取液的粘度可以通過提高萃取液中的實(shí)際萃取劑-萃取試劑的容量或者通過使用粘度大于正常使用的稀釋劑的高粘度稀釋劑而得以提高。通過提高萃取劑的粘度，萃取分散相的混合持久性能夠得到增強(qiáng)，并導(dǎo)致萃余液滴減少。其它優(yōu)點(diǎn)在于相對(duì)作為銅來源的水溶液的流速而言，減弱了萃取液在萃取過程中的流速，并且減小了所需萃取設(shè)備的尺寸。
當(dāng)直接浸取(固-液萃取)貧銅礦時(shí)會(huì)形成稀釋的水溶液。這種溶液的銅含量通常在1-4克/公升銅(g/l cu)的數(shù)量級(jí)。另外，中性鹽經(jīng)常會(huì)聚集在溶液中，主要是硫酸鋁和硫酸鎂。盡管銅的含量并未大于1.5g/l，但是硫酸鹽的含量可以大于40g/l，達(dá)到40g/l到120g/l之間。一些硫酸鹽可能源于礦石或者可能對(duì)海水的使用。在萃取過程中，水溶液處于萃取和浸取之間的循環(huán)中，這樣就會(huì)逐漸聚集出鹽，由此增加了粘度。中性鹽很容易地能使粘度增加到對(duì)水溶液造成破壞，甚至到達(dá)3cP，這樣也會(huì)擾亂水溶液和萃取液的分散，并導(dǎo)致大量的萃余液滴。特別是當(dāng)所需要的分散為有機(jī)溶液是連續(xù)相而水為液滴狀(分散相)時(shí)，水溶液粘度的增加能使得實(shí)現(xiàn)這種分散變得很困難。在以前，由中性鹽所導(dǎo)致的粘度增加以及所帶來的缺點(diǎn)一直未加以考慮。
在銅萃取過程中，所使用的混合的有機(jī)萃取溶液和水溶液通常為1.0-1.20/A(有機(jī)溶液/水溶液)的比例。現(xiàn)在的銅萃取過程通常采用萃取劑生產(chǎn)商的建議，根據(jù)這些建議，在萃取過程中的任何級(jí)內(nèi)，有機(jī)溶液和水溶液的萃取O/A比例應(yīng)當(dāng)為1.0的數(shù)量級(jí)，而在萃取過程中第一萃取級(jí)的流動(dòng)方向上出現(xiàn)的萃取劑含量增加為每克銅3.3-4.2體積％(百分比)。在實(shí)踐中，這將意味著當(dāng)水溶液的銅含量為1.5g/l時(shí)，根據(jù)上述建議，萃取劑的含量最大為6.3體積％。通常，當(dāng)溶液中銅的數(shù)量增加時(shí)，萃取劑的數(shù)量相對(duì)減小。萃取劑的類型是一種螯合銅的絡(luò)合劑，通常為羥肟，這種絡(luò)合劑與銅形成一種很強(qiáng)的絡(luò)合物，一個(gè)影響銅萃取過程的事實(shí)在于相對(duì)要萃取的銅數(shù)量而言，有多少萃取劑。
通常，蒸餾范圍在190-245攝氏度內(nèi)的脂肪烴或者芳香烴、煤油用作萃取銅的稀釋劑。這些物質(zhì)的粘度通常在2cP以下，對(duì)于芳香烴而言，甚至低于1.5cP。我們也可能將芳香烴和脂肪烴混合物用作稀釋劑，這里混合物中的芳香烴的含量約在20-30體積％。
如上所述，在銅萃取過程中是很難使具有高含量硫酸鹽(最小40g/l)的水溶液分散(這里，有機(jī)相是連續(xù)相而水溶液為液滴狀的分散相)，盡管這對(duì)于為了改善萃取性能是很重要的。根據(jù)本發(fā)明，萃取液的粘度現(xiàn)在提高到3-11cp的范圍內(nèi)，這一點(diǎn)或者通過提高萃取劑的容量或者通過在萃取液中使用高粘度稀釋劑而實(shí)現(xiàn)的。除此之外，有機(jī)相已經(jīng)形成連續(xù)相，本發(fā)明已經(jīng)證明還具有其它許多的有益效果。本發(fā)明的主要特征在所附權(quán)利要求中更加明顯。
提高萃取液中的粘度很明顯會(huì)提高萃取分散相的混合持久性。就這一點(diǎn)而言，可持久混合的分散意味著如下一種分散相在50m3混合體積內(nèi)混合強(qiáng)度達(dá)到最大0.15Kwh/m3時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)小于0.2mm的液滴。特定體積的混合力會(huì)隨混合體積而變化，這樣所需的混合力在體積增加時(shí)會(huì)略微減小。很明顯，混合自身同樣影響混合持久性。根據(jù)本發(fā)明，本方法一直使用美國專利5,185,081號(hào)專利所公開的攪拌器。這些攪拌器具有一個(gè)雙螺旋，該雙螺旋有助于避免剪切(率)力局部增大并導(dǎo)致最終生成小液滴。當(dāng)已經(jīng)根據(jù)本發(fā)明增加了有機(jī)相的粘度、將萃取分散相已經(jīng)制得更重并且該分散相已經(jīng)在混合區(qū)內(nèi)進(jìn)行一個(gè)平滑、完全均勻并且強(qiáng)度受到控制的混合時(shí)，將實(shí)現(xiàn)了以下的狀態(tài)，即均勻分配的混合能量不足以獲得形成液滴的紊流。混合程度均勻地減弱會(huì)獲得一種分散相，其中液滴尺寸均勻并且由此獲得很好的分離性能。因?yàn)檩陀嘁旱螖?shù)量很少，所以很明顯萃取效果得到提高。
除了提高萃取液的粘度以外，另一個(gè)關(guān)鍵因素在于溶液的混合比例。液滴聚合體越密集，分散相就越重并且同時(shí)混合會(huì)更持久。當(dāng)形成如下的分散時(shí)，便獲得了最有益的效果，即其中萃取液是連續(xù)相而水液滴的數(shù)量得到提高。當(dāng)萃取液的粘度提高時(shí)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一種粘度更高的萃取液能更好地保持比正常情況下作為液滴存在于其內(nèi)部的水溶液更多數(shù)量的水溶液。在本發(fā)明的方法中，是有可能在不破壞萃取液連續(xù)性的前提下將上述O/A的比例減小到0.7-1.0。在實(shí)踐中，這將意味著能相對(duì)含銅料液(水溶液)使萃取液流速減小上述的數(shù)量。同時(shí)，萃取液的萃取劑含量增大到這樣的程度，即萃取液的質(zhì)流保持不變或者僅提高一點(diǎn)。這樣能成功地提高萃取液的粘度。
在本發(fā)明方法中，相比標(biāo)準(zhǔn)建議來提高萃取劑含量的系數(shù)，在1.2-5之間變化，最好在1.5-3之間。當(dāng)處理具有銅最大為2g/l的很稀的含銅料液時(shí)，上述系數(shù)經(jīng)常可以升高5，也就是說，根據(jù)本發(fā)明，萃取劑含量將為7-25體積％的范圍內(nèi)，最好是15-25體積％。當(dāng)料液中的銅含量在2-4g/l時(shí)，最佳的萃取劑含量在15-30體積％的范圍內(nèi)。然而，通常萃取劑的含量不會(huì)增加到大于30體積％。在本例中萃取液的粘度增加到3-7cP之間，這將足夠使其提高到比水溶液粘度更高的水平上。正常情況下，目的是為了將O/A粘度比例處于1.2-3之間，最好是1.5-2。根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)萃取稀釋銅溶液時(shí)，萃取液中的萃取劑含量目前設(shè)定在7-30體積％的范圍內(nèi)，最好是15-30體積％。
關(guān)于銅大于4g/l的水溶液而言，甚至在萃取液中的一個(gè)正常萃取劑含量都獲得一個(gè)相當(dāng)好的結(jié)果。對(duì)于這些解決方案，使用1.2-2倍于所建議方案的萃取劑系數(shù)提高了分散相的混合持久性。然而，利用本發(fā)明的方法，有可能在水溶液中的銅含量為4-8g/l時(shí)將萃取液中的萃取劑含量提高到25-50體積％，如果銅含量大于8g/l時(shí)萃取劑含量甚至能達(dá)到40-70體積％。萃取液的粘度同樣能通過使用稀釋劑部分地或者整體地得到提高。通常所使用的稀釋劑的蒸餾范圍和粘度如上所述非常低。如果使用其它稀釋劑，這同樣能提高萃取劑的粘度。脂肪烴產(chǎn)品能在220-275攝氏度或者240-270攝氏度范圍的蒸餾范圍內(nèi)進(jìn)行選擇，在25攝氏度的溫度下進(jìn)行檢測時(shí)，這些物質(zhì)的粘度是2.7或者3.2cP。如果需要使用芳香烴，蒸餾范圍為230-290攝氏度的烴的粘度約為3cP。同樣可能使用脂肪烴和芳香烴的混合物。
當(dāng)處理銅小于4g/l的稀釋水溶液時(shí)，在本發(fā)明中有可能使用在高沸點(diǎn)范圍內(nèi)沸騰的碳?xì)浠衔镒鳛橄♂寗?。稀釋劑通常比?shí)際萃取劑要便宜，因此使用稀釋劑來增加粘度是最佳選擇。稀釋劑在萃取液中的比例能在30-93％之間。利用脂肪烴，能在不顯著增加萃取液密度的情況下更容易地提高所需的粘度。處于工業(yè)衛(wèi)生考慮，同樣推薦使用脂肪烴。
以上已經(jīng)提到當(dāng)提高萃取液的粘度時(shí)，有可能減小從外部將萃取液泵送到萃取級(jí)的外部泵送作用。如果利用萃取液稀釋劑來提高粘度，不可能減小上述泵送作用。另一方面，如果利用萃取劑來提高粘度，泵送萃取液的泵送作用相對(duì)輸送到萃取級(jí)的含銅水溶液的數(shù)量而言能得到顯著減小。如果通過提高萃取劑含量并且利用上述稀釋劑來提高粘度，上述泵送作用的減小程度將會(huì)與萃取劑含量的增加程度相同。
以下將結(jié)合所述附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明。


圖1示出使用本發(fā)明方法中的裝置的示意圖；圖2示出現(xiàn)有技術(shù)中的萃取級(jí)的計(jì)算，其中進(jìn)入萃取級(jí)的水溶液中的銅含量(PLS＝富浸取液)為1.5g/l，萃取液的萃取劑含量為5體積％的Acorga M 5640，圖3示出根據(jù)本發(fā)明的萃取級(jí)的計(jì)算，其中PLS的銅含量為1.5g/l，萃取液的萃取劑含量為15體積％的Acorga M 5640，圖4示出根據(jù)本發(fā)明的萃取級(jí)的計(jì)算，其中PLS的銅含量為1.5g/l，萃取液的萃取劑含量為25體積％的Acorga M 5640，圖5示出現(xiàn)有技術(shù)中的萃取級(jí)的計(jì)算，其中PLS的銅含量為3g/l，萃取液的萃取劑含量為8.5體積％的Acorga M 5640，圖6示出根據(jù)本發(fā)明的萃取級(jí)的計(jì)算，其中PLS的銅含量為3.0g/l，萃取液的萃取劑含量為15體積％的Acorga M 5640，圖7示出根據(jù)本發(fā)明的萃取級(jí)的計(jì)算，其中PLS的銅含量為3.0g/l，萃取液的萃取劑含量為25體積％的Acorga M 5640，圖8示出根據(jù)本發(fā)明的萃取級(jí)的計(jì)算，其中PLS的銅含量為6.5g/l，萃取液的萃取劑含量為22體積％的Acorga M 5640，圖9示出根據(jù)本發(fā)明的萃取級(jí)的計(jì)算，其中PLS的銅含量為6.5g/l，萃取液的萃取劑含量為30體積％的Acorga M 5640，圖10示出根據(jù)本發(fā)明的萃取級(jí)的計(jì)算，其中PLS的銅含量為6.5g/l，萃取液的萃取劑含量為40體積％的Acorga M 5640，圖11示出根據(jù)本發(fā)明的萃取級(jí)的計(jì)算，其中PLS的銅含量為2.5g/l，萃取液的萃取劑含量為40體積％的LIX 984N，圖12示出根據(jù)本發(fā)明的萃取級(jí)的計(jì)算，其中PLS的銅含量為32g/l，萃取液的萃取劑含量為50體積％的Acorga M 5640。
圖1示出用于處理稀釋銅溶液的銅萃取方法。該過程包括兩個(gè)萃取級(jí)E1和E2，一個(gè)萃取液洗滌級(jí)W和一個(gè)萃取液反萃級(jí)(extractionsolution stripping stage)S。萃取級(jí)和洗滌、反萃級(jí)都包括一混合部分1、一個(gè)沉降器2和一個(gè)用于輸送分散相的泵3?；旌喜糠志哂兄辽僖粋€(gè)混合器，該混合器最好設(shè)置有如上所述的混合裝置。萃取級(jí)的原則如國際專利申請(qǐng)公開號(hào)第97/40899、97/40900、97/40901和97/41938所述類型。
通常，萃取運(yùn)用逆流原則，其中水溶液4首先進(jìn)入萃取級(jí)E1，而萃取液5進(jìn)入級(jí)E2。從最終萃取級(jí)E2出來的水溶液，即萃余液6被送回礦浸取，富含銅的萃取液7從E1被輸送到洗滌級(jí)W和反萃級(jí)S。實(shí)踐中，萃取液通過儲(chǔ)存罐而循環(huán)。貧(lean)電解液8從電解進(jìn)入反萃級(jí)，在此，含在有機(jī)相中的銅被萃取出。從該級(jí)流出的含有硫酸銅的水溶液9作為富電解液進(jìn)行電解沉降，分離后的有機(jī)相5再循環(huán)到萃取級(jí)E2。
圖1示出當(dāng)根據(jù)本發(fā)明使用萃取劑來提高萃取液濃度時(shí)，萃取方法中洗滌和反萃級(jí)的尺寸是如何相當(dāng)程度地減小的。事實(shí)上，減小程度是直接與對(duì)萃取液的外部泵送作用成比例的，因?yàn)樗龅幕旌掀鳌两灯鞯某叽缡侵苯优c各方面的溶液流速、泵送作用、混合以及溶液分離一起設(shè)計(jì)的。
因此，在萃取劑含量升高到例如2倍于正常含量時(shí)，萃取液的外部泵送作用相應(yīng)地減小到正常流速的一半，洗滌級(jí)和反萃級(jí)中混合器和沉降器的體積被平分。實(shí)際萃取級(jí)E1和E2幾乎保持原先的尺寸，對(duì)萃取液的外部泵送作用經(jīng)過上述級(jí)，但是萃取液能在該級(jí)內(nèi)循環(huán)，以便保持萃取液的連續(xù)性。萃取液幾乎在同時(shí)流過萃取設(shè)備的每個(gè)級(jí)。同上所述，可以根據(jù)本發(fā)明的方法減小溶液的O/A混合比例，降低到1以下，0.7-1.0之間的值，萃取級(jí)裝置的尺寸也能相應(yīng)地減小。
當(dāng)評(píng)估本發(fā)明方法對(duì)萃取設(shè)備尺寸的作用效果時(shí)，應(yīng)當(dāng)知道圖1僅僅是萃取級(jí)以及洗滌級(jí)和反萃級(jí)的相對(duì)尺寸的一個(gè)例子而已。在萃取車間經(jīng)常有兩個(gè)反萃級(jí)，在某些情況下也有兩個(gè)洗滌級(jí)。那么通過減小設(shè)置尺寸所獲得的節(jié)約會(huì)相當(dāng)更大。即使萃取劑本身數(shù)量變化并不大，萃取車間中萃取液的數(shù)量同樣也得到減少，這是因?yàn)檩腿∫褐幸呀?jīng)增加了萃取劑含量。在一些例子中，方便的是甚至提高循環(huán)在上述過程中的萃取介質(zhì)數(shù)量，這樣就能圓滿地實(shí)現(xiàn)上述本方法的有益效果。
根據(jù)本發(fā)明的方法提供了經(jīng)濟(jì)地處理例如含氯化物、硝酸鹽或錳等銅礦中難處理雜質(zhì)的機(jī)會(huì)。特別是，尚未解決的含許多鐵的礦石，因?yàn)殍F會(huì)促使上述雜質(zhì)通過萃取液被傳送到電解。這就使得在水溶液的未分離液滴從萃取級(jí)E1進(jìn)入洗滌級(jí)W以及從洗滌級(jí)向上到反萃級(jí)S時(shí)，防止上述雜質(zhì)首先進(jìn)入萃取液中的這一工作要比以前更為重要。
根據(jù)本發(fā)明，現(xiàn)在可能使用小于在洗滌級(jí)中正常使用的裝置，但是另一方面也已經(jīng)知道，在洗滌級(jí)延長沉降時(shí)間(更大的沉降器)會(huì)促使雜質(zhì)分離。現(xiàn)在可能相對(duì)于所使用萃取液流速而增大洗滌級(jí)，特別是其沉降器部分，例如在現(xiàn)有技術(shù)中不會(huì)增加成本并能更好地分離雜質(zhì)的沉降器。在實(shí)踐中，這將意味著在洗滌級(jí)和反萃級(jí)中，混合和分離的時(shí)間會(huì)更長，也就是溶液穿過它們時(shí)會(huì)比穿過實(shí)際萃取級(jí)時(shí)要慢。利用這種系統(tǒng)，本方法使靈活、個(gè)案的尺寸設(shè)計(jì)成為可能。
當(dāng)貧銅礦直接進(jìn)行浸取時(shí)，其結(jié)果如上所述，水溶液所具有的銅含量在1-4g/l之間，另外，中性鹽在溶液中聚集。溶液中硫酸鹽的含量可以升高到40-120g/l之間，這將導(dǎo)致水溶液中粘度升高，但是另一方面，當(dāng)在PH值在0.8-2.2的范圍內(nèi)來萃取銅時(shí)，硫酸鹽也用作一種PH緩沖物。換句話，它促使了萃取銅實(shí)現(xiàn)平衡，并使更多的銅進(jìn)入萃取液。
實(shí)施例1已經(jīng)進(jìn)行了一系列的實(shí)驗(yàn)，這些實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)根據(jù)本發(fā)明在萃取銅的過程中通過增加萃取劑含量來提高有機(jī)相的粘度時(shí)，會(huì)促進(jìn)有機(jī)相和水溶液相互分離。表1表示出萃取液成分和所獲得的結(jié)果。
利用離子交換水、硫酸銅和硫酸制成水溶液。該溶液的銅含量為2g/l，硫酸含量52g/l，PH值為1.8。通過混合上述表所示的不同比例的萃取劑(市場有售)和作為稀釋劑的煤油溶液D70(市場有售)來制備萃取液。萃取液和硫酸銅溶液(水溶液)的混合接觸是在室溫下、O/A相比例為1.0的情況下進(jìn)行的，由此獲得表中溶液的銅含量值。在混合后，收回所有的溶液并存放兩周后再進(jìn)行實(shí)際的混合實(shí)驗(yàn)。這就確保了萃取液尤其會(huì)與實(shí)際萃取時(shí)所使用的溶液相近，而不會(huì)帶有新萃取液的缺點(diǎn)。
在本混合實(shí)驗(yàn)中使用的是美國專利5185081所述的雙螺旋攪拌器，直徑152mm，高度172mm。該混合器本身是一個(gè)平坦底部的圓柱體，直徑為214m，有效溶液深度同樣是214mm。該圓柱體在其框架上設(shè)有四個(gè)擋板，寬度為18mm，距離圓柱體內(nèi)表面的距離為3.5mm。
混合接觸自身是在室溫下、O/A相比例為1.0的情況下進(jìn)行的，這樣萃取液在所有實(shí)驗(yàn)中將是連續(xù)相，水溶液成為液滴。在所有實(shí)驗(yàn)中，混合器的轉(zhuǎn)速為220rpm，混合時(shí)間為3分鐘。在所有實(shí)驗(yàn)中，萃取液與一批新的水溶液混合。在混合后，溶液利用重力進(jìn)行分離。在混合后15分鐘，測量每個(gè)分離溶液中的萃余液數(shù)量。液滴殘留(夾帶程度)如表1所示，其中A/O表示萃取液中的水，O/A表示水溶液中的有機(jī)相。
表1
實(shí)驗(yàn)表明，通過增加萃取劑(萃取試劑)提高粘度，很明顯地降低了澄清溶液中的萃余液滴含量。
實(shí)施例2將水溶液制備成銅含量為1.5g/l，硫酸含量50g/l，PH值為1.8。同樣制備以下三種萃取液。
1. Acorga M 5640 5.0體積％D70 95體積％2. Acorga M 5640 15.0體積％D70 85體積％3. Acorga M 5640 25.0體積％D7075體積％上述第一溶液代表了現(xiàn)有技術(shù)中的萃取液。
利用該領(lǐng)域?qū)＜宜褂玫姆椒樯鲜鲚腿∫汉退芤捍_定出如圖2、3和4中所示的萃取平衡曲線EEQ和反萃平衡曲線SEQ。圖表2表明現(xiàn)有技術(shù)，圖表3和圖表4表明根據(jù)本發(fā)明的方法。接下來，利用上述平衡數(shù)據(jù)，對(duì)具有兩個(gè)在逆流原則下操作的萃取級(jí)和兩個(gè)反萃級(jí)的銅萃取過程進(jìn)行萃取計(jì)算。該計(jì)算基于本領(lǐng)域?qū)I(yè)人員所熟知的麥凱布蒂爾法(McCabe-Thiele method)。萃取級(jí)和反萃級(jí)盡量達(dá)到平衡曲線，因?yàn)樵谑褂美缟鲜鯳O公開專利所述的裝置時(shí)，上述級(jí)的效率非常高。
例子中所舉出的三個(gè)級(jí)的計(jì)算表明銅萃取的產(chǎn)量保持在很好的水平，幾乎沒變，甚至在減小對(duì)萃取液的外部泵送作用的情況下。萃余液中的銅含量在所有情況下為0.2-0.4g/l。最低含量是通過將萃取劑的含量提高到15％時(shí)獲得的，由此對(duì)萃取液的外部泵送作用能減小到PLS(富浸取液)進(jìn)給(即含銅水溶液的進(jìn)給)的35％。從所述級(jí)計(jì)算中很明顯看到，萃取平衡在萃取液銅含量水平的萃取狀態(tài)下很好地得以維持(在水溶液的銅含量低于0.5g/l時(shí)EEQ曲線急劇升高)，該萃取液銅含量水平是在第二反萃級(jí)S2(虛線BO，例如圖3中的3.0g/l)后的萃取液中設(shè)定的。
另一個(gè)關(guān)鍵因素是在萃取液的銅含量充分降低的情況下，反萃平衡可允許制成強(qiáng)的銅電解液。這意味著如上所述那樣在水溶液中銅含量低于0.5g/l時(shí)萃取平衡仍然會(huì)急劇升高的水平。萃取級(jí)的計(jì)算揭示了利用根據(jù)本發(fā)明的方法，可明顯地提高電解液中的銅含量進(jìn)行銅電解。利用兩個(gè)反萃級(jí)，電解液中硫酸銅可以幾乎飽和。
在不同的級(jí)計(jì)算過程中，銅電解液是如下發(fā)展的在普通的銅工藝中(5vol.％的萃取量)，進(jìn)入洗滌級(jí)的“貧”電解液(LEL＝貧電解液)的銅含量被保持在盡量在34g/l的低值，在“富”電解液(REL＝富電解液)中的含量可以升高到42.5g/l。在本發(fā)明中，在使用15vol.％含量的萃取劑時(shí)，對(duì)應(yīng)的值是36g/l和50g/l，在使用25vol.％含量的萃取劑時(shí)，對(duì)應(yīng)的值是36g/l和51.5g/l。
在根據(jù)本發(fā)明的方法中，比通常更小數(shù)量的萃取液是相對(duì)PLS溶液循環(huán)的。同樣，電解液的循環(huán)也是相應(yīng)更小的。為了描述在級(jí)計(jì)算中所包括的數(shù)據(jù)，例如可以在表3的基礎(chǔ)上檢查溶液的計(jì)算。級(jí)計(jì)算分為兩部分在左邊的萃取和在右邊的分離。在級(jí)和平衡曲線的交叉點(diǎn)可以看見不同級(jí)的溶液成分。例如，在萃取級(jí)E1，水溶液的銅含量從1.5g/l的PLS含量降到0.6g/l，萃取液的銅含量從4.2g/l的E2含量升到6.7g/l。在反萃級(jí)S1，另一方面，當(dāng)銅電解液的銅含量從40.4g/l升到50.0g/l時(shí)，萃取液從6.7g/l的富有機(jī)相(loadedorganic)降到4.2g/l。萃取液中的銅含量從萃取液運(yùn)動(dòng)到進(jìn)行萃取的萃取級(jí)E2的位置開始繼續(xù)在反萃級(jí)S2降到3.0貧有機(jī)相(barrenorganic)值。
上述級(jí)計(jì)算的重要點(diǎn)在于所謂的作業(yè)線，該作業(yè)線表明溶液在進(jìn)入或離開第一萃取和反萃級(jí)E1和S1以及最終萃取和反萃級(jí)E2和S2以及在這些級(jí)之間時(shí)相互接觸的含量。從級(jí)計(jì)算的本質(zhì)來看，它遵循作業(yè)線的梯度表明對(duì)外部溶液的泵送作用，即PLS和萃取液在萃取過程中的流速的比例以及電解液和萃取液在反萃過程中的流速。同樣也可能利用本發(fā)明的方法從外部泵送作用的比例來計(jì)算出相對(duì)PLS的流速而言減小了多少電解液循環(huán)。
本發(fā)明的一定數(shù)字特性已經(jīng)總結(jié)在表2中，在該表中萃取液的萃取劑含量為15和25體積％，將這些數(shù)字與傳統(tǒng)銅萃取(萃取劑含量為5體積％)過程中的數(shù)字進(jìn)行比較。水溶液(PLS)中的銅含量在所有情況中都是1.5g/l。萃取劑是Acorga M5640，稀釋劑為煤油D70。萃取液的溫度為18攝氏度。
表2
從該表中可清楚地看出本發(fā)明的有益效果。處理萃取液的粘度增加并且溶液可清楚地分離外，已經(jīng)可能從本質(zhì)上減小在萃取過程中處理萃取液的裝置(例如洗滌和反萃裝置)以及其它用于萃取液外部循環(huán)的萃取液裝置(例如儲(chǔ)存罐和用于分離萃余液的后續(xù)分離器)的尺寸。相似地，也減小了處理電解液的裝置尺寸，例如浮選和加壓過濾裝置等，任何可能的后續(xù)分離器和儲(chǔ)存罐。另一個(gè)重要因素在于能夠提高銅含量，以便確保銅的質(zhì)量。
實(shí)施例3在該實(shí)施例中，根據(jù)所提供的級(jí)計(jì)算，在圖5中示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的性能值，在圖6和圖7中示出根據(jù)本發(fā)明方法的性能值。這些再次表明本發(fā)明方法有助于相當(dāng)?shù)販p小裝置的尺寸。水溶液中銅含量為3g/l，也就是仍然是稀釋溶液。該表中首先給出的是正常溶液的萃取劑8.5體積％，隨后是根據(jù)本發(fā)明的15和25體積％(如上述實(shí)施例)。所使用的萃取劑和稀釋劑與實(shí)施例2相同。萃取液的溫度為18攝氏度。
表3
實(shí)施例4在該實(shí)施例中，所使用的水溶液銅含量為6.5g/l，換句話而言即銅含量比通常直接浸取任何貧礦時(shí)要更富足。然而，甚至在處理這種溶液時(shí)，本發(fā)明的方法也具有明顯的有益效果。在下面的表中，使用了圖8、9和10的級(jí)計(jì)算。萃取液的含量是22、30和40體積％，萃取劑是Acorga M5640，稀釋劑同樣為煤油D70。萃取液的溫度為18攝氏度。
表4
實(shí)施例5該實(shí)施例研究了通過顯著地將萃取液中萃取劑含量提高到一個(gè)相當(dāng)高的水平，由此來減小萃取液的外部泵送作用的可能性。當(dāng)基本溶液的PH值接近2并且相同的水溶液包含硫酸銅時(shí)，萃取平衡在水溶液中銅含量非常低的情況下非常有益。在水溶液中銅含量為2.5g/l的情況下，PH值為1.8，硫酸銅的數(shù)量為50g/l。根據(jù)該實(shí)施例，本發(fā)明方法提高了銅的萃取量。如圖11中級(jí)計(jì)算所示，在對(duì)萃取液的外部泵送作用降低到0.15的同時(shí)，能獲得非常低的萃余液銅含量0.15g/l。電解液的外部泵送作用和PLS的外部泵送作用的比例同樣保持在相同的值0.15。在該實(shí)施例中，所使用的萃取劑為可從市場上獲得的LIX984N，該萃取劑與前述實(shí)施例中所使用的試劑相似，稀釋劑同樣為煤油D70。萃取劑的含量為50體積％。
表5
實(shí)施例6該實(shí)施例顯示出利用本發(fā)明能將PLS中的銅含量提高到多高水平。在該實(shí)施例中，在萃取劑是Acorga M5640并且稀釋劑為煤油D70的情況下，PLS的銅含量提高到32g/l，同時(shí)萃取液中的萃取劑含量提高到50體積％。盡管使用的萃取劑含量達(dá)到40-70體積％，但是使用上述雙螺旋混合器進(jìn)行混合仍然是很成功的。在需要減小對(duì)萃取液的外部泵送作用時(shí)，進(jìn)行上述操作是非常有利的。在圖12中涉及50體積％的級(jí)計(jì)算和表6中的總結(jié)進(jìn)一步闡明了這種可能性。
表權(quán)利要求
1.一種通過液-液萃取從具有高含量硫酸鹽的水溶液中萃取銅的方法，其特征在于，萃取液的粘度調(diào)整在3-11cP范圍內(nèi)，而在萃取混合相中的萃取液和水溶液的比例調(diào)整在0.7-1.0之間，由此水溶液在萃取液中分散成液滴。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過增加萃取劑的含量來提高萃取液的粘度。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，通過將萃取液中萃取劑含量控制在15-70體積％范圍內(nèi)來提高萃取液的粘度。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，從外部到達(dá)萃取級(jí)的有機(jī)溶液和水溶液之間的比例(O/A)被控制在0.15-1的范圍內(nèi)。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在處理銅含量最大達(dá)到2g/l的水溶液時(shí)，通過將萃取液中萃取劑的含量調(diào)整到15-25體積％范圍內(nèi)來提高萃取液的粘度。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，對(duì)萃取液和水溶液的外部泵送作用比例被調(diào)整到0.2-0.5的范圍內(nèi)，而對(duì)反萃過的銅電解液和萃取水溶液的外部泵送作用比例被調(diào)整到0.08-0.02的范圍內(nèi)。
7.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在處理銅含量為2-4g/l的水溶液時(shí)，通過將萃取液中萃取劑的含量調(diào)整到15-30體積％范圍內(nèi)來提高萃取液的粘度。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，對(duì)萃取液和水溶液的外部泵送作用比例被調(diào)整到0.3-0.7的范圍內(nèi)，而對(duì)反萃過的銅電解液和萃取水溶液的外部泵送作用比例被調(diào)整到0.15-0.25的范圍內(nèi)。
9.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在處理銅含量為4-8g/l的水溶液時(shí)，通過將萃取液中萃取劑的含量調(diào)整到25-50體積％范圍內(nèi)來提高萃取液的粘度。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，對(duì)萃取液和水溶液的外部泵送作用比例被調(diào)整到0.4-0.8的范圍內(nèi)，而對(duì)反萃過的銅電解液和萃取水溶液的外部泵送作用比例被調(diào)整到0.25-0.50的范圍內(nèi)。
11.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在處理銅含量大于8g/l的水溶液時(shí)，通過將萃取液中萃取劑的含量調(diào)整到40-70體積％范圍內(nèi)來提高萃取液的粘度。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，對(duì)萃取液和水溶液的外部泵送作用比例被調(diào)整到1-4的范圍內(nèi)，而對(duì)反萃過的銅電解液和萃取水溶液的外部泵送作用比例被調(diào)整到0.8-3的范圍內(nèi)。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過使用室溫下測量時(shí)粘度為2.7-3.2cP的脂肪烴、煤油作為萃取液中的稀釋劑，來提高萃取液的粘度。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，通過使用室溫下測量時(shí)粘度為3cP的芳香烴、煤油作為萃取液中的稀釋劑，來提高萃取液的粘度。
15.如上述權(quán)利要求中任何一個(gè)所述的方法，其特征在于，通過使用室溫下測量時(shí)粘度為2.7cP的脂肪烴和芳香烴的混合物、煤油作為萃取液中的稀釋劑，來提高萃取液的粘度。
16.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，用來溶劑萃取的水溶液中的硫酸銅含量最小為40g/l。
17.如上述權(quán)利要求中任何一個(gè)所述的方法，其特征在于，萃取液基本上同時(shí)流過萃取設(shè)備的每一級(jí)。
18.如上述權(quán)利要求中任何一個(gè)所述的方法，其特征在于，萃取液基本上比實(shí)際萃取級(jí)更慢地流過萃取設(shè)備的洗滌級(jí)和反萃級(jí)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種通過提高萃取液的粘度以及通過將水溶液分散成液滴并形成密集的液滴聚集體,從而以液－液溶劑萃取法從具有高含量硫酸鹽的水溶液中萃取銅的方法。萃取液的粘度可以或者通過增加萃取液中的實(shí)際萃取劑－萃取試劑的容量或者通過使用粘度大于正常使用的稀釋劑的高粘度稀釋劑而得以提高。通過提高萃取劑的粘度,萃取分散相的混合持久性能夠得到增強(qiáng),并導(dǎo)致萃余液滴減少。其它優(yōu)點(diǎn)在于相對(duì)作為銅來源的水溶液的流速而言,減小了萃取液在萃取過程中的流速,并且減小了所需萃取設(shè)備的尺寸。
文檔編號(hào)C22B3/00GK1350473SQ00807555
公開日2002年5月22日 申請(qǐng)日期2000年5月4日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月14日
發(fā)明者布魯爾·尼曼, 斯蒂格－埃里克·胡爾托爾姆, 勞諾·里爾加, 埃薩·林戴爾, 埃羅·?？寺? 朱哈尼·里拉, 雷默·庫西斯托, 佩蒂·佩卡拉 申請(qǐng)人:奧托庫姆普聯(lián)合股份公司