[发明专利]用于从含金属的溶液除去极性化合物的方法和系统

说明书

本发明涉及用于从含金属的溶液除去极性化合物的方法和系统。根据各种示例性方案，公开了用于从来自溶剂萃取工艺的负载金属的有机溶液除去水解副产物和其它极性化合物的方法和系统。

领域

本发明涉及用于从含金属的溶液除去极性化合物的方法和系统。在一些示例性方案中，本发明涉及从来自溶剂萃取工艺的负载金属的有机溶液除去水解副产物和其它极性化合物。

背景

金属通常通过浸提工艺(例如堆/堆积浸提、槽浸提、搅拌浸提、生物浸提、高压釜浸提等)与溶剂萃取、汽提和电解提取工艺组合得到。在浸提工艺中，例如可以将硫酸或氨浸提溶液施加到矿石或碎片堆上以使金属(例如铜和铜合金)溶解到含水浸提溶液中。所得的携带金属的水溶液(也称为“浸提母液”或“PLS”)被转移到溶剂萃取装置中，在这里经由PLS和有机溶液在剧烈混合下接触以使金属从PLS转移到有机溶液中。

在溶剂萃取工艺中，有机溶液通常含有溶解在煤油类烃稀释剂中的萃取剂。金属(例如作为铜离子的铜)可以与萃取剂形成螯合物类型的络合物。金属作为离子从水溶液转移到有机溶液中，随后分离贫化金属的水溶液和负载金属的有机溶液。贫化金属的水溶液作为萃余液从溶剂萃取工艺排出，并且负载金属的有机溶液进行汽提工艺，在这里将金属转移到电解质汽提水溶液中。在汽提期间，金属被转化成电解质水溶液，质子被转化成有机溶液。所得的贫化金属的有机溶液返回溶剂萃取工艺以再利用，而富含金属的汽提水溶液被送到电解提取工艺。在电解提取期间，金属从富含金属的汽提水溶液电沉积，从而得到例如99.99％的纯元素铜，其可以在炉操作中直接转化成棒或电线产品，且不需要进一步精制。要注意的是，在典型的浸提工艺中，PLS的温度可以是约10-30℃。所以，在溶剂萃取期间的温度通常是约20-25℃，并且在汽提期间的温度可以是约30-35℃。在电解提取池中的温度通常是约45℃。

当萃取剂或其它化合物经由有机组分的化学水解降解时，在溶剂萃取工艺中出现问题。水解速率可以取决于各种操作因素，包括有机酸的浓度，污染物的浓度，PLS进料以及汽提溶液的温度，以及在PLS和/或有机相中杂质的存在，这些因素都会促进水解。根据整体溶剂萃取工艺的操作参数，水解副产物可以在有机溶液中积累直到形成速率等于在夹带中的损失速率。由于具有极性，这些水解副产物会增加有机相的表面活性，导致操作问题，例如相分离时间的增加和沉积物的形成增加。随着水解副产物浓度的增加，副产物引起有机溶液的粘度和密度增加，由于在负载的有机物中的含水夹带而导致从萃取到汽提的含水携带的操作问题增加，以及由于在从萃取工艺排出的含水萃余液中夹带而导致昂贵的有机相损失。增加的含水夹带导致不希望的金属被携带到金属回收工艺，这引起污染或额外的操作问题。因为有机相的密度和粘度随着萃取剂浓度的增加而增加，所以对于在较高试剂浓度下操作的装置而言，由于增加的水解所导致的问题会更严重。

工业中的一个趋势是经由湿法冶金工艺处理硫化铜浓缩物，而不是通过熔炼工艺进行。这种湿法冶金工艺产生高温和/或高酸浓度的浸提溶液。另外，位于溶剂萃取工艺上游的其它工艺也可能不利地影响PLS的温度、粘度、密度、表面活性等，导致有机组分的水解增加。例如，与标准PLS溶液的10-30℃相比，在湿法冶金工艺中进入溶剂萃取工艺的PLS可以具有约35-50℃的温度，或甚至更高的温度。当氧化物矿石十分富含金属矿物时，也会出现较高的温度，例如来自Democratic Republic of Congo的矿石。这些矿石通常用硫酸进行槽浸提或搅拌浸提，并且它们具有更多的按单位体积计的活性物质，使得浸提反应的放热性质更显著。另外，在浸提地点的气候条件、原料矿石或金属的尺寸以及滴灌速率都会影响进入溶剂萃取装置的PLS的温度。

有机组分的水解量可以达到在有机溶液中的萃取剂浓度的至少100％水平。这种降解可以引起有机溶液的粘度和密度显著增加，这进而引起更缓慢的相分离和更高程度的夹带。此外，水解副产物的积累会导致降解“失控”，这会引起大量的有机溶液损失、金属产物的损失以及装置停车。

需要用于从含金属的溶液除去水解副产物和其它极性化合物的方法和系统，含金属的溶液例如是来自溶剂萃取工艺的负载金属的有机溶液。

概述