刚果(金)某铜钴矿萃取三相物处理技术研究.pdf

第3 5 卷第6 期 2 0 1 5 年1 2 月 矿冶 工 程 ⅣⅡN D f GA N DM 咂眦L U R G I C A LE N G D 幔置I U N G V 0 1 ．3 5 №6 D e c e m b e r2 0 1 5 刚果 金 某铜钴矿萃取三相物处理技术研究① 谢昊，王含渊 中铁资源集团有限公司，北京l O 0 0 3 9 摘要为了有效处理湿法炼铜萃取工段中的三相物，综合回收有机相，降低企业的生产成本，刚果 金 某铜钴冶炼企业进行了三 相物处理技术研究。采用卧螺离心机处理系统替代原有的板框压滤机后，萃取剂耗量从3k g ／‘铜降至2 ．5k ∥‘铜。另外，该系统能 达到无人值守的要求，运行维护成本得到大幅降低；澄清室连续运行时间延长；阴极铜质量得到提高。 关键词铜；湿法冶金；萃取；三相物 中图分类号T F l l 1 文献标识码Ad o i 1 0 ．3 9 6 9 ／_ i ．i s s n ．0 2 5 3 6 0 9 9 ．2 0 1 5 ．0 6 ．0 3 0 文章编号0 2 5 3 6 0 9 9 2 0 1 5 0 6 0 1 2 0 一0 2 T r e a t m e n to fC r u di nt h eS t a g eo fS o l V e n tE x t r a c t i o no fC o p p e r f r o mC o p p e r - C o b a l to r e X I EH a o ，W A N GH a n 一 m a n 傩i 胍尺口i 伽町尺船o u r c ∞G r o 印c o m P Ⅱ町， 莎凡g1 0 0 0 3 9 ，劬i M A b s t r a c t A ne x p e r i m e n t a ls t u d yw a sc o n d u c t e df o rt h et e c h n i q u eo fp r o c e s s i n gc m df o rs o m es m e l t e ri nC o n g o D R C ， f o rt h ep u r p o s eo fr e d u c i n gt h ee n t e r p s ec o s tb yc o m p r e h e n s i V e l yr e c o v e r i n go r g a n i cp h a s e ．Ah o d z o n t a Js p i r a lc e n t r i f u g e w a sa d o p t e di n s t e a do fe x i s t i n gp l a t ea n df h m e6 l t e rp r e s si nt h ee x p e r i m e n t ，w i t ht h ec o n s u m p t i o no fe x t r a c t i o na g e n t r e d u c e df 而m3k g ／t c 。t o2 ．5 k g ／t c 。．F u n h e m o r e ， s u c hp I _ o c e s s i n gt e c h n i q u eh a sr e s u l t e di nt h em a i n t e n a n c ec o s t s d m m a t i c a l l yr e d u c e dd u et ow h o l ep m c e s s i n gs y s t e mu n a t t e n d e db yp e r s o n ，p l u st h el o n g e rc o n t i n u o u so p e r a t i n gt i m eo f s o l v e n te x t r a c t i o np l a n ta n dt h ei m p r o v e dq u a J i t yo fc o p p e rc a t h o d e ． I 【e yw o r c I s c o p p e r ；h y d r o m e t a U u r g y ；s o l v e n te x t r a c t i o n ；c I u d 采用浸出．萃取一电积技术的湿法炼铜企业，萃取 工段都会受到三相物的困扰。三相物是一种形态稳定 的乳液，通常存在于溶剂萃取阶段的澄清室内水相／有 机相界面，有时也有部分三相物漂浮在有机相表面。 它是多种原因形成的，比如空气中吹入的尘埃、浸出后 夹带的固体颗粒、溶液中的杂质、降解的萃取剂，甚至 被萃取厂夜灯所吸引的昆虫。3 j 。虽然水相／有机相 界面上很薄的一层三相物有利于微细液滴的聚积J ， 但过多的三相物会干扰相的分离，严重降低澄清室的 澄清效率。 另外，由于浸出一萃取．电积工艺存在循环特性，各 工段之间具有相互关联性，三相物一旦在澄清室形成， 就会移动到下一个混合室，这会迅速造成“三相物移 动”所导致的严重夹带，使得电解液被浸出液和有机 相污染。有机相转移到电解液中可能会导致“烧阴极 板”现象。电解液夹带到溶剂萃取阶段会导致金属铜 损失到萃余液中。有机相夹带到萃余液中将导致有机 相损失增加。一旦三相物的累积量增大，最终将导致 工厂不能正常运转。并且三相物中超过2 0 ％的成分 都是有机相，若不处理三相物，将会导致工厂有机相的 损失，增加工厂运营成本。为避免出现上述问题，溶剂 萃取厂需要采取措施经常处理三相物，保证萃取过程 的正常运行。 1 原工艺存在的问题 刚果 金 某铜钴冶炼企业采用搅拌浸出一萃取一电 积技术年产2 万吨阴极铜，工艺流程为原矿由汽车运 至破碎平台，经鄂式破碎机破碎后，合格粒级进球磨机 进行一段磨矿，磨矿产品经水力旋流器进行分级，旋流 器底流返回磨矿工段，旋流器溢流经压滤脱水后进行搅 拌浸出，搅拌浸出后的矿浆通过浓密机液固分离，浓密 机溢流经板框压滤机进行精滤后进入萃取一电积系统， 萃取过程中产生的三相物由人工打捞后进行压滤处理。 该铜钴矿含有大量微细粒固体颗粒，浓密机固液 ①收稿日期2 0 1 5 0 6 一0 5 作者简介谢吴 1 9 8 6 一 ，男，重庆忠县人，工程师，硕士，主要从事有色金属选矿及湿法冶金技术工作。 万方数据 第6 期谢吴等刚果 金 某铜钴矿萃取三相物处理技术研究 分离后的溢流在精滤过程中过滤不畅，含铜浸出液中 的固体悬浮物浓度超过o ．0 l ％，导致萃取过程中澄清 室里的三相物增多，影响相分离速率。 在该铜钴矿运行前期，使用板框压滤机处理三相 物，在使用过程中发现如下问题 1 三相物本身的难过滤特性导致板框压滤机处 理过程中过滤速度极其缓慢。 2 三相物堵塞滤布导致滤布频繁更换与冲洗，劳 动强度大；另外由于一部分三相物沉人澄清室底部，需 定期清理澄清室，萃取车间运行效率低。 3 有机相损失高。该企业采用过滤面积为1 0 0m 2 的压滤机处理三相物。对压滤机过滤出来的滤饼进行 了组分分析，滤饼中有机相体积为2 7 ．3 ％，水相为 1 5 ．6 ％，固相为5 7 ．1 ％，平均每月压滤出来的滤饼约为 1 8m 3 。经测算，每月有机相的损失约为1 ．5 5 万美元。 2 卧螺离心机处理三相物 2 ．1 卧螺离心机处理方案 为了解决压滤机在处理过程中的压滤速度慢、操 作时间长、运营成本高、有机相损失高的问题，该企业 引进了卧螺离心机处理三相物。 三相物定期从澄清室抽取后泵送人卧螺离心机进 行处理，这消除了三相物和夹带的水溶液对有机相的污 染，并且将干净的有机相返回工艺流程中。卧螺离心机 的优势就在于它几乎能回收三相物中的全部有机相。 三相物进入卧螺离心机后被分离成轻液相 有机 相 、重液相 水相 和固相 渣相 。液相和固相分离 的机理是重力作用，而轻液相和重液相得到分离是由 于叶轮的压力。卧螺离心机作过程如图1 所示。 酗相 渣相 轻液相 有机相 图l卧螺离心机工作过程 在离心机的进料端一侧带有可移动的溢流堰，能 保证精确地控制轻液相和重液相的分离，在运行过程 中能够应对液体含量波动带来的变化。分离出的固相 通过螺杆的旋转输送到离心机的锥形端排出。机体带 有变频器，能应对三相物中含固量的变化，最大程度回 收有机相。通过该机处理后排出的固体通常是微湿的 微粒状，超过9 5 ％的有机相得到回收。三相物经压滤 机和卧螺离心机处理后的固相如图2 所示。可见，三 相物通过压滤机处理后的固相为汤状，水分含量高，通 过卧螺离心机处理后的固相水分含量很低。 图2 三相物经处理后的渣相 ta 压滤机处理；‘b ，卧螺离心机处理 卧螺离心机带有反馈信号控制回路，确保机器不会 超负荷运转。螺杆的扭矩可以得到监控，当扭矩超过设 定值，控制回路会加快螺杆的转速，更快地排出固体，同 时会降低进料泵的功率，以减少三相物的人料量，这使 得离心机能充分满足人料量的波动。通过离心机回收 的有机相为干净、无固体颗粒的液体 如图3 所示 。 图3离心机处理后的有机相 2 ．2 使用卧螺离心机的优点 1 有机相消耗降低。三相物定期从澄清室抽取 进行处理，不仅三相物中的有机物得到充分回收，并且 一部分萃取剂也被抽取进入处理系统，经活性粘土活 化，部分失效的萃取剂也能恢复活性HJ ，返回到萃取 系统。通过跟踪该项目的萃取剂消耗指标，在运转离 心机以前，萃取剂消耗一般在3k ∥t 铜以上，在离心机 正常工作后，萃取剂消耗基本低于2 ．5k g ／t 锢。每年节 省的萃取剂价值约为1 3 万美元。 2 运行维护成本大幅降低。传统的板框压滤机 处理三相物需要数名劳工进行更换和洗涤滤布，在卸 料不畅的情况下还需要有人疏通滤饼。采用卧螺离心 机处理系统后，在完成离心机的设置参数后，机器可以 根据入料性质和人料浓度自动调节处理速度，基本达 到无人值守的要求，有效节约人力成本。另外为保证 离心机处于最佳运行状态和延长离心机的服务寿命， 需定期更换离心机的密封圈和润滑油，这部分的维护 费用每年大约为80 0 0 美元。 下转第1 2 7 页 万方数据 第6 期 张婧等化学．生物联合浸出次生硫化铜精矿的研究 1 2 7 上接第1 1 9 页 4 采用2 ．5m o L ／LN a o H 溶液反萃负载有机相中 的钪，分相效果明显，钪反萃率达9 7 ．5 ％。 参考文献 [ 1 ]徐刚．钪资源提取的评估报告[ R ] ．北京北京大学化学学院稀 土中心，2 0 0 1 ． [ 2 ]张宗华，庄故章．用萃取法从樊枝花选钛尾矿中提钪[ J ] ．稀土， 1 9 9 9 ，2 0 3 2 4 2 6 ． [ 3 ]李梅，胡德志，柳召刚。等．白云鄂博稀土尾矿中钪的浸出方法 研究[ J ] ．中国稀土学报，2 0 1 3 ，3 l 6 7 0 3 7 0 9 ． [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] 张新富．利用钛白废酸浸出赤泥综合回收钪钒钛的研究[ J ] ．化 工管理，2 0 1 3 1 6 2 2 卜2 2 4 ． 杨建，张湛惠．从钛白母液中提取钪的研究[ J ] ．金属矿山， 1 9 9 l 1 2 5 2 5 4 ． 姜平国，吴筱，廖春发，等．用N 2 3 5 从赤泥浸出液中提取铁的 工艺研究[ J ] ．江西理工大学学报，2 0 0 9 ，3 0 1 1 4 一1 6 ． 张江娟，邓佐国，徐廷华．从赤泥盐酸浸出液中提取钪[ J ] ．轻金 属，2 0 D 6 7 1 6 一1 8 ． 张江娟，张彩霞．含钪料液中杂质的去除[ J ] ．湿法冶金，2 0 0 6 ，2 5 4 2 0 2 2 0 4 ． 上接第1 2 1 页 3 澄清室清槽时间延长。刚果 金 铜钴矿含泥 量高，浸出过程夹带的固体颗粒进入萃取工段较多，这 些固体颗粒在萃取时形成的三相物较多，传统的板框 压滤机难以达到相应的处理量，澄清室槽底积存大量 三相物的污泥，底部的三相物被电解液夹带进入电积 工段，严重影响阴极铜质量。为保证阴极铜质量，该厂 每6 个月对澄清室进行清槽处理。运行卧螺离心机 后，三相物得到实时处理，该厂的澄清室清槽时间能延 长到1 年，大大提高了萃取工段的效率，也有效降低了 人工成本。 3 结语 刚果 金 某铜钴矿冶炼企业在采用板框压滤机 处理三相物时，过滤速度缓慢，运行维护成本高，原矿 含泥量高时，需定期对澄清室进行清槽处理。采用卧 螺离心机处理系统后，有机相消耗降低，每年能为企业 节约1 3 万美元；运行维护成本大幅降低，基本能达到 无人值守的要求；澄清室清槽时间延长，提高了萃取工 段的效率。 参考文献 [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] 李玲，阮仁满，温建康，等．铜萃取过程中固体微粒对第三相形 成的作用分析[ J ] ．稀有金属，2 0 0 8 6 7 4 8 7 5 3 ． 柳建设，方金渭．铜萃取过程第三相形成机理及防治方法研究 [ J ] ．铜业工程，2 0 0 0 2 2 9 3 3 ． 郑明臻，王瑞梅．铜萃取过程中三相絮凝物的生成与处理[ J ] ．中 国有色冶金，2 0 1 2 。4 3 4 1 3 一1 5 ． S c h l 鹤i n g e rME ，鼬n gMJ ，S o l eKC ，e ta 1 ．C 0 p p e rn “ t a l l u 。目 F i n h E d i t i o n [ M ] ．O 舶r d E l s e v i e r ，2 0 0 l ， 万方数据