[发明专利]回收铜的方法

说明书

本发明涉及通过溶剂提取有效地从酸性水溶液中回收铜的改进方法。

用于大规模溶剂提取的起始原料是通过从矿石中沥滤铜离子得到的沥滤水溶液。在槽中使所述水溶液与溶解在有机稀释剂例如煤油中的提取试剂混合。试剂包括化学提取剂，它们在与其它金属离子配合之前选择性地与铜离子配合形成金属提取剂配合物。同时，由于提取剂是在氢交换的基础上发挥作用的，所以氢离子被转移到水溶液中，在连续进行铜提取的过程中逐渐增强了溶液的酸性。人们将形成配合物的步骤称为溶剂提取法的提取或负载步骤。

经配合的溶液从混合器的出口被连续地输送到大的澄清槽中，在槽中将现在在溶液中已含有铜提取剂配合物的有机溶剂(有机相)从贫化水溶液(水相)中分离出来。某些情况下称该过程为相分离。为了更完全地提取铜，通常通过两个或多个混合澄清槽步骤重复进行提取过程。

在采用两个或多个混合澄清槽步骤进行提取时，使进料水溶液和有机相或提取剂溶液逆流流动。在典型的3步提取体系中，例如进料水溶液首先流过第一步骤的混合澄清槽(“E₁”)，接着通过第二步骤的混合澄清槽(“E₂”)，然后通过最后步骤的混合澄清槽(“E₃”)。有机相则依次地先与E₃中的进料水溶液接触，然后与E₂中的进料水溶液接触，最后与E₁中的进料水溶液接触。结果，在进料水溶液到达混合澄清槽步骤E₃的时候，已从溶液中分离出大量的铜，而被接触的将是铜量较低的有机相。相应地，当有机相到达混合澄清槽E₁时，大量的提取剂将以铜提取剂配合物的形式存在，而有机相将与进料水溶液(此时的进料水溶液仅含有少量，如果有的话，已经被提取的溶解了的铜)接触。

在提取后，排出贫化水溶液(萃余液)或者进行再循环用于进一步的从矿石中沥滤铜。来自提取液含有已溶解的铜提取剂配合物的负载有机相被送入另一套混合澄清槽中，在该槽中与浓度较高的硫酸反提取水溶液混合。酸性高的反提取水溶液使铜提取剂配合物分离，并使纯的、浓度大的铜转移到反提取水相中。正如在上文的提取法中所述的，混合物被输送到另一套用于相分离的澄清槽中。分离铜提取剂配合物的过程被称为反提取步骤，任选地，按逆流方式，通过两个或多个混合澄清槽步骤重复进行反提取操作，从而更完全地从有机相中反提取出铜。

再生的反提取有机相从反提取澄清槽被再循环到提取混合器中，再次开始进行提取，并通常将反提取水相(称之为富金属电解液)输送到电解沉积池中，在该池中，通过电沉积方法使有用的铜金属沉积在极板上。在铜沉积的同时产生氢离子，而使得反提取水相的酸性逐渐增强。在从反提取水溶液中电解沉积有用的铜后，将称为废电解液的溶液返回到反提取混合器中，再次进行反提取。

为了高效地从有机相中提取铜，要求在提取期间提取剂尽可能地负载大量的铜，而在反提取期间反提取液中含有尽可能少量的铜。这两个含量之间的差值被称之为“净铜转移”。但是，由于提取和反提取的反应是平衡反应，所以进行这种反应的程度会受到限制，从而降低净铜转移。对这种平衡有影响的重要因素是水相的酸度，水相和有机相中铜的浓度，和提取剂的配位强度。

在反提取中过程，例如通过高酸度和低的铜浓度来提高反应的程度。但是，应将酸的浓度限制在少于约200克/升硫酸，因为过量的酸会过分地腐蚀电解沉积电池中的阳极。同样将铜浓度限制在约25-30克/升以上，因为在低于该含量时会降低电解沉积的电流效率。因此，任何给定组合物的有机相都具有可用电解沉积的废电解液进行反提取达到的最低浓度。对于配位强度比较弱的提取剂来说，所述的最小量几乎全部被反提取。但是对于强的提取剂例如羟基芳基乙醛肟来说，最低的反提取量变大，结果是净铜转移变小，仅能以较低的效率进行提取有机相的操作。所谓低效就是说即使提取剂具有高的配位强度，每次从反提取到提取的再循环过程中，它也只能提取少量的铜。另一方面，如果能更完全地反提取强的提取剂，那么即使在较高酸浓度的存在下也能有效地提取铜。

一种用来提高反提取强提取剂能力的方法是向有机相中加入平衡改进剂，例如壬基酚，异十三烷醇，和2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇二异丁酸酯作为改性剂。人们确信提取过程是通过氢与强提取剂的结合进行的，平衡改性剂的作用是使铜的反提取更趋完全或在更缓和的条件下进行提取，但是，这些改性剂的缺点是降低了提取剂的提取强度，从而也降低了提取的效率。尤为需要的是既能更完全地反提取提取剂，又不削弱提取强度。