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10 溶剂萃取法 在液体混合物溶液中加入某种溶剂，使溶液中的组分得到全部或部分分离的过程称为萃取。溶剂萃取法是从稀溶液中提取物质的一种有效方法。广泛地应用于冶金和化工行业中。在黄金行业中，用溶剂萃取法提取纯金、银已有许多研究[1～3]，在国外，其成熟技术已经工业应用多年。用萃取法从含氰废水中提取铜、锌的研究也多有报导[5～6]。 在我国，直到1997年才由清华大学和山东省莱州黄金冶炼厂合作完成了萃取法从氰化贫液中分离铜的工业试验，取得了较好的效果。 9.1 溶剂萃取法的基本原理 溶剂萃取法也称液液萃取法，简称萃取法。萃取法由有机相和水相相互混合，水相中要分离出的物质进入有机相后，再靠两相质量密度不同将两相分开。有机相一般由三种物质组成，即萃取剂、稀释剂、溶剂。有时还要在萃取剂中加入一些调节剂，以使萃取剂的性能更好。从氰化物溶液中萃取有色金属氰络物一般用高分子有机胺类，如氯化三烷基甲胺（N263）、稀释剂为高碳醇、溶剂是磺化煤油。水相即是要处理的废水。与吸收操作相似，萃取法以相际平衡为过程极限。这与离子交换法和液膜法也是相近的。但离子交换法使用固体离子交换树脂做吸收物质；而液膜法使用的是油包水（碱溶液用于吸收氰化氢）组成的吸收物质。萃取法所用的吸收剂均由有机物组成，其质量密度一定要与水溶液或称萃取原料液有相当大的差别，以使两相靠重力就能较容易地分离开，有机相还要有较高的沸点，以保证有机物在使用过程中不至于损失太大。 萃取过程是一个传质过程，溶质从水相传递到有机相中，直到平衡。因此要求萃取设备能充分地使水相中的物质在较短时间内扩散到有机相中，而且要求有机相的粘度不要过大，以免被吸收物质在有机相内产生较大浓度梯度而阻碍吸收进程。 萃取过程得到的富集了水相中某种物质或几种物质的有机相叫萃取相。经过萃取分离出某种物质或几种物质的水相叫萃余液。 通过反萃将萃取相的被萃取物分离出去才能使有机相循环使用。对于含铜氰络离子的萃取相，可用烧碱溶液将铜络离子从萃取相中反萃出来，得到含铜氰络合物浓度极高的溶液。通过电解法可以将这种溶液中的铜沉积下来，而铜浓度大为降低的电解废液可用于氰化过程。也可通过酸化回收法处理含铜氰络合物的萃取液，回收氰化物和铜，产生的废液用石灰中和、澄清后返回氰化过程。萃余液即经过萃取法处理的水相再经过除油即可用于氰化过程。 为了在有限的时间内完成萃取过程，一般设多级萃取和多级反萃取。以此增加被分离物质在有机相中的富集比并提高传质速率。 萃取所有的萃取设备主要有4种类型，即混合沉降器、填料塔、筛板塔、喷淋塔，近年来，又出现了外加能量的脉动填充塔和筛板塔以及分离密度差较小的离心分离器。最常用的是混合沉降器，见图9-1。 有机相 水相 萃取液 萃余液 图9-1 混合澄清萃取设备示意图 9-2 工艺参数及工艺流程 工业试验所选用的萃取剂是N235，即一种混合叔胺，调整剂是异辛醇，稀释剂是磺化煤油。三种有机物的比例是336。有使用前，要预选对萃取剂进行质子化处理，即用酸处理 R3N（O）HA（W）→[R3NH]A（O） HA可以是盐酸、硫酸或硝酸。 萃取铜、锌氰络物的化学原理如下 3[R3NH]A（O）Cu（CN）43-→Cu（CN）4[R3NH]3（O）3Cl（W） 2[R3NH]A（O）Zn（CN）42-→Zn（CN）4[R3NH]2（O）3Cl（W） 负载铜、锌氰络物离子的有机相可用NaOH溶液进行反萃取 Cu（CN）4[R3NH]3（O）3OH-（W）→3R3N（O）Cu（CN）43-（W）3H2O Zn（CN）4[R3NH]2（O）2OH-（W）→2R3N（O） Zn（CN）42-（W）2H2O 清华大学提出所得到的铜、锌氰络物浓度较高，可以通过电解法将其中的铜、锌还原成金属，而其中的氰化物可重新用于氰化。 工业试验完成时，这种反萃液采用该厂原有的酸化回收法装置处理。所产生的含硫酸及铜、锌的废水用石灰中和到碱性，分离出难溶物的废液重新用于氰化工艺中。 工业试验采用的工艺参数如下 质子化所用盐酸浓度4N 质子化级数 1级 质子化相比 O/A11 萃取级数 4级 萃取相比 O/A11 反萃取级数 2级 反萃取相比 O/A51 盐酸 贫液 烧碱液 ↓ ↓ ↓ 有机相（萃取剂）→质子化→萃取→反萃取→有机相 ↓ ↓ 除油 电解→金属铜、锌 ↓ ↓ 含氰化物溶液返回氰化 图9-2 萃取法工艺流程示意图 处理能力 60m3/d（2套设备总处理能力） 工业试验装置的工艺流程见图9-2。 9-3 萃取法工业试验结果 工业试验装置于1996年10月建成，同年12月完成调试。1997年1月开始运行，其运行结果见表9-1。 表9-1 1997年全年、1998年前10个月运行结果平均值 年份 贫液含铜（g/L） 萃余液含铜（g/L） 反萃液含铜（g/L） 1997 8.30 0.29 39.70 1998 7.81 0.36 38.60 萃取法产生的萃余液低铜浓度贫液用于氰化工艺,金浸出率和氰化物加量的变化见表9-2。 表9-2 各年度氰化浸金结果（平均值） 年份 氰原金品位（g/t） 氰渣金品位（g/t） 金浸出率（） 氰化钠加量（kg/t） 1995 61.30 1.49 97.59 7.05 1996 64.40 1.71 97.06 8.05 1997 72.10 1.96 97.30 8.91 1998* 76.34 1.37 98.17 7.87 注*1998年前10个月的平均数据。 实践证明，通过萃取法处理的贫液返回氰化厂使用，不但没有对氰化指标产生有害影响，相反，还提高了浸出率、减少了氰化钠用量。 萃取法处理成本及经济效益情况见表9-3。 表9-3 萃取法处理成本及经济效益 项目 单位 单价（元） 单耗、单产（kg/m3） 金额（元） 总成本 77.79 1 材料费 71.69 硫酸 kg 0.40 17.80 7.12 盐酸 kg 0.50 50.00 25.00 液碱 kg 0.40 90.00 36.00 有机物 kg 17.79 0.05 0.89 其它 2.68 2 动力费 6.10 电 kwh 0.61 10.00 6.10 总收入 216.19 氰化钠 kg 10.00 17.64 176.40 铜 kg 5.80 6.86 39.79 3 盈利 138.40 1997年1月至1998年10月，共处理贫液24778m3，产铜170t，回收氰化钠437t。经济效益343万元。与原来采用酸化回收法处理废水的工艺相比，少排放含氰废水25万m3。对提高企业经济效益、减少环境污染起到了很大作用。 参考文献 1 舒万艮 古映莹 王开毅 罗春艳 溶液萃取法从低含量金浸出液中提取金的研究 黄金 1995，（16）1，35～37 2 吴冠民 贵金属 1980，2，14～21 3 张维霖 贵金属 1984，（3）5，37～43 4 Michael B.Mooiman等 从氰化亚金盐溶液中溶剂萃取金 ISEC83，440～445 5傅建顺 杨惠明 周展云 从氰化液中萃取铜的机理研究 黄金 1991，（12）4，37～41 6 P.Van Acker等 用溶剂萃取法从氰化物电镀废液中回收和分离铜锌ISEC83，446～450