酸性溶液中铜离子的萃取分离研究

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 酸性溶液中铜离子的萃取分离研究 【摘 要】铜作为我国经济发展 的基本原料，成为新时代高端技术发展 的关键原料，在科技发展和经济建设中 起到重要的作用。铜资源日益得到开采 和使用，铜离子分离和回收成为学者研 究的重点内容。萃取法具有操作简单， 可连续化进行、杂质分离效率高、产品 质量稳定、环境友好等优点，成为理想 高效的金属分离回收手段。 中国论文网 /8/view-12932914.htm 【关键词】萃取法；铜分离；溶 解度 0 引言 溶剂萃取法在 19 世纪时就开始 运用于无机物质及有机物质的分离。在 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 二战期间，由于核武器工业和原子能工 业的发展，带动了溶剂萃取法的快速发 展。溶剂萃取用于不同金属间的萃取与 分离，起初只运用于贵金属或稀有金属 间的分离，如铀、锆等。20 世纪中期很 多学者普遍认为采用溶剂萃取的方法大 批量获得金属铜离子是行不通的。20 世 纪 60 年代开始，研究发现获得多种能 够有效萃取分离铜、镍离子型的高效率 的萃取剂，因此利用萃取的方法生产的 铜产量急速增加。 伴随着科学技术的进步和铜冶炼 技术的快速提高，冶炼金属铜的生产方 法迅速发展，研究推出的浸出分离萃 取电积这种新型冶炼工艺得到认可并 投入生产。这种新冶炼工艺可以十分有 效的处理各种难选矿物，耗费资金少， 生产设备简单，因此逐渐受到重视并得 到普遍应用。 1 铜离子分离的主要技术 1.1 化学沉淀法 化学沉淀法包含了离子水解法和 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 难溶盐沉淀法两个方法，即运用离子水 解或难溶盐沉淀法对溶液中金属进行分 离和富集的方法。此法广泛使用于湿法 冶金和工业实际生产中；在化学选矿中， 该法用于浸出液处理。用化学方法处理 金属矿物时，化学沉淀法主要用来分离 净化和提取溶液中重要的金属。 工业生产中常用化学沉淀法处理 含有重金属的工业废水，原理就是向废 水中加入化学试剂，与废水中金属离子 发生反应从而生成不溶于水中的盐类从 而成为沉淀，从而分离和回收废水中金 属离子，净化废水。这种在废水中加入 化学试剂产生沉淀的方法称为化学沉淀 法。 1.2 萃取法 近年来，溶剂萃取法逐渐取代了 化学沉淀法来分离铜镍。作为有色金属 的萃取，分离与提纯的重要方法，萃取 法具有操作简单，可连续化进行、杂质 分离效率高、产品质量稳定、环境友好 等优点，成为理想高效的金属分离回收 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 手段。当然溶剂萃取法也有一定的缺点， 一些溶剂由于具有挥发性，当大量使用 时，萃取液中会具有潜在的毒性，因此 产生的废弃物需要用特殊的设备才能进 行处理净化。萃取分离中常用萃取剂有： P204，P507，Lix984，N902 等。用溶 剂萃取法分离铜离子，一般分为两个部 分： （1）萃取。首先调节溶液的 pH，将萃取剂加入含铜溶液中搅拌混合， 溶液中的铜离子被萃取进入到有机相中， 待两相在分液漏斗中静置分层后，用分 液漏斗分离两相，进入下一部分。 （2）反萃。在含有铜的有机相 中加入稀硫酸溶液混合搅拌，使得有机 相中的铜离子被反萃进入到硫酸溶液中， 反萃取液可回收进入铜回收系统；反萃 后剩余的有机相可以用来重新萃取铜离 子。 2 溶剂萃取技术的发展与应用 2.1 萃取技术概述 溶剂萃取，是分离液体混合物的 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 重要方法之一。向目标溶液中加入不能 与之互相溶解的萃取剂，从而构成可以 共存的水相和有机相的两相系统，金属 离子根据溶解度不同各自分别进入在两 液相中，使某些组分较多的从料液相进 入萃取相，静置分层后再用分液漏斗使 得两液相分离，这种能实现混合液分离 的操作称为液液萃取。 在萃取的过程中，加入到目标溶 液中的溶剂称为萃取剂。目标溶液中待 萃取分离的组分被称为溶质。目标溶液 中溶质在萃取剂中的溶解度应该远大于 水相，或溶质可与萃取剂生成“萃合物” ， 且目标混合物中的其他溶质组分应与萃 取剂不互溶。方能实现相转移。将萃取 剂加入混合液中，搅拌使其互相混合， 根据待分离溶质在两相中溶解度不同分 别进入在两液相中，待两相在分液漏斗 中静置分层后，用分液漏斗分离两相。 萃取过程的实质就是水相和有机相间的 互相传质过程。 2.2 溶剂萃取技术发展与应用 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 溶剂萃取的应用范围非常广泛， 如湿法冶金、环保、化工、核燃料、医 药等工业生产中都使用溶剂萃取。随着 高纯物质的制备、各类产品的深加工行 业的发展，为了满足资源的合理利用和 环境保护的要求，人们对分离技术的要 求越来越高。由于实际工业生产对萃取 分离技术的要求越来越严格，萃取作为 “成熟”的基本操作，溶剂萃取分离也面 临着新的挑战。在传统的萃取过程的基 础上，萃取分离操作与其他单元操作过 程的耦合、通过化W 作用或附加外场 来达到强化萃取分离的目的。大力研究 耦合技术，从而强化萃取分离的过程， 已经成为广大研究者开发萃取分离领域 的主要方向，并具有良好的发展前景。 值得提及的是，社会经济的持续发展和 高新技术的创新驱动为萃取分离技术发 展提供了良好的机遇，加速了萃取分离 技术创新和发展。 3 铜离子萃取分离 3.1 萃取原理 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 向目标溶液中加入不能与之互相 溶解的萃取剂，从而构成可以共存的水 相和有机相的两相系统，金属离子根据 溶解度不同各自分别进入在两液相中， 使某些组分较多的从料液相进入萃取相， 将混合液倒入分液漏斗中等到静置分层 后再使得两液相分离。通过多级萃取能 够将目标溶液中大部分的待分离溶质萃 取分离出来。溶剂萃取法的主要理论依 据就是分配定律，依靠待分离溶质在水 相和有机相中的溶解度不同。 通常由于化合物在有机溶剂中的 溶解度大于在水相中的溶解度，所以实 际生产中可以使用有机溶剂分离回收溶 解于水的化合物。往往仅靠一级萃取就 能百分百萃取分离水溶液中的化合物是 不可能的，必须通过多级萃取方能将目 标溶液中待分离溶质萃取分离完全。 萃取过程是物理过程还是化学过 程往往由萃取体系的组成决定。一般来 说，萃取分离过程是因为被萃取物在水 相和有机相中的溶解度不同从而实现的， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 一般都可认为是物理过程。萃取的过程 中，若待分离溶质与萃取剂中一种或多 种组分发生化学反应，生成了新的化合 物，属于化学过程。在萃取中由于反应 机理及操作方式不同，除上述清液萃取 过程外，又发展了矿浆萃取、协同萃取、 交换萃取、配合萃取、及共萃取、串级 萃取等过程。 3.2 萃取过程的动力学 在萃取器中使相强烈搅拌的条件 下，传质以高的速度进行。湿法冶金过 程采用的萃取体系，化学反应的速度通 常很快。在一定条件下，化学反应决定 萃取速度。通常这种情况往往是由于水 相中形成配合化合物的速率小于萃取过 程的速率时才能发生。作为例子，用 MiBK 萃取水化了的硝酸铀酰分子时的 溶剂化合物形成就是如此： UO2（NO3） 6H2O+2MiBKUO2（NO3）2 2MiBK 4H2O+2H2O 可