ｄｏｉ：１０．３９６９￣．ｉｓｓｎ．２０９５—１７４４．２０１３．Ｏ１．００５　

某难选富氧化铜矿硫酸浸出液的溶剂萃取　

西彭建蓉李小英李怀仁牟兴兵　

昆明冶金研究院　昆明６５００３１　

摘要：国外某难选氧化铜矿平均含铜６．９１％，采用机械搅拌硫酸浸出，浸出溶液含铜高达３０　ｇ／Ｌ。针对该高浓　

度硫酸铜溶液，研究用萃取剂Ｍ５６４０萃取分离铜的工艺过程。结果表明，以Ｍ５６４０为萃取剂、铜电积废液为反　

萃剂，在合适的相比条件下，经５级萃取２级反萃，可以获得符合铜电积工艺要求的纯净硫酸铜溶液。　

关键词：难选氧化铜矿；萃取；Ｍ５６４０；高浓度硫酸铜溶液　

中图分类号：ＴＦ８１１；ＴＦ８０４．２　文献标志码：Ａ　文章编号：２０９５－１７４４（２０１３）０１－００２９—０５　

国外某氧化铜　铜平均品位６．９１％，铜矿物物相分　

析结果表明，铜主要以氧化矿形态存在，且结合率高达　

４５．６０％。矿样中二氧化硅高达６８．４１％，钙镁含量很低，金、　

银及其他贵金属含量微量。采用硫化一浮选方法仅能回　

收矿石中的游离氧化铜，而结合氧化铜难以回收。故采用　

搅拌浸出一萃取一电积工艺回收铜。由搅拌浸出产出的浸　

出溶液含铜３０　ｇ／Ｌ，并含铁２．０　ｇ／Ｌ以及ＣａＯ、ＭｇＯ和氯　

等杂质元素。针对此含铜较高的浸出溶液，研究用萃取剂　Ｍ５６４０萃取分离铜适宜工艺技术条件　Ｊ。　

１实验方法　

１．１试验原料　

试验所用原料是氧化铜矿在不同液固比条件下硫酸　搅拌浸出溶液，成分如表１所示。　

表１萃取原液的化学成分　／（ｇ－Ｌ　）　

１）ｐＨ单位除外。　

可见，浸出溶液中铜浓度较高，若直接用于电积，铁、　

ＣａＯ、ＭｇＯ、氯等杂质含量较高，所产铜的纯度达不到要求，　

故选择萃取一反萃一电积工艺，以产出高纯度的金属铜。　选用Ｍ５６４０作萃取剂，稀释剂为２６０　航空煤油。反　萃剂用分析纯硫酸铜和硫酸配制。　

１．２试验主要设备　

试验采用５００　ｍＬ分液漏斗，振荡器振荡频率２７５　

次／ｍｉｎ。　

２试验结果与讨论　

２．１　有机相饱和容量测定　

为选择合适的有机相组成，首先进行萃取剂体积　

浓度不同时有机相中铜饱和容量的测定。试验在常温　

（２３－２５℃）条件下进行，萃取原液使用萃原液１　，萃取相　

比为１，振荡时间５　ｍｉｎ，反复用有机相萃取新水相，直到　

水相中的铜离子浓度不发生变化为止。测定结果见图１。　由图１可见，随着萃取剂体积百分浓度的增大，铜在　

有机相中的含量呈线性增加。回归分析该直线可以得出，　

有机相中铜饱和容量Ｙ和Ｍ５６４０体积含量ｘ的近似关系　式为ｙ＝０．５７ｘ。该关系式表明，每１％Ｍ５６４０萃取约０．５７　

ｇ／Ｌ铜。结合萃取原液铜浓度在３０　ｇ／Ｌ左右以及后续电积　

工艺要求（从铜电解贫液到电解新液，铜浓度提高１０　ｇ／Ｌ　

以上），萃取剂浓度应选≥２５％。　

收稿日期：２０１２－０８．２８　作者简介：彭建蓉（１９６３一），女，重庆市人，教授级高级工程师　主要从事湿法冶金等方面的研究。　

有色金属工程２０１３年第１期　

２９　ｏ凸　

饰　

曝　器　

・　ＮＯＮＦＥＲＲ０ＵＳ　ＭＥＴＡＬＳ　ＥＮＧｌＮＥＥＲｌＮＧ　

Ｍ５６４０浓度／％　图１有机相中铜的饱和容量测定结果　

２．２相比对铜萃取率的影响　

在温度２５℃，震混时间５　ｍｉｎ的条件下，考察单级萃　

取时相比对铜萃取率的影响，结果见图２。可见，随着相比　的增大，铜的萃取率随之增大，但增加的幅度并不是按有　

机相中萃取剂数量的增加而线性增加。回归分析图２曲线，　

得出Ｍ５６４０体积浓度分别为２５％，３０％，３５％时铜萃取率Ｙ　

与相比Ｘ的近似关系分别如式（１）至式（３）所示。　

Ｙ＝３３．１Ｏｌｎｘ＋４３．１　ｆ１１　

Ｙ　３２．０３１ｎｘ＋４４．１　（２）　ｙ＝２８．８７１ｎｘ＋５０．７　（３）　

图２相比与铜萃取率的关系　

２－３温度和混合时间对铜萃取率的影响　

考虑到工程实施地冬冷夏热，温差悬殊，故进行温　

度和在低温条件下混合时间对铜单级萃取率的影响试　

验。试验条件：相比为１，萃取剂浓度２５％，萃取原液１　。　

试验结果分别见图３和图４。由图３可见，在低于２３℃时，　铜萃取率随温度升高而增大，之后继续提高温度，铜萃取　

率保持不变。由图４可见，在５℃下萃取，萃取平衡时间　

需要８ｍｉｎ。　糌　

擗｛Ｌ　曝　温度／℃　图３温度与铜萃取率的关系　

时间／ｍｉｎ　图４混合时间与铜萃取率的关系　

２．４有机相浓度对铜萃取率的影响　

试验条件：温度２５℃，时间５　ｍｉｎ，相比为１，使用　

萃原液１　。试验结果如图５所示。由图５可见，随着Ｍ５６４０　体积浓度的增加，铜的萃取率几乎呈线性增大。在萃取相　

同的硫酸铜溶液时，萃取剂浓度越高，铜的单级萃取率就　

越高，同时负载有机相铜浓度也越高，反萃后液铜浓度亦　

越高，对工业生产越有利。然而，并不是萃取剂浓度越高　

Ｍ５６４０体积浓度　图５萃取剂浓度与铜萃取率的关系　

３０　工程技术Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌ

ｏｇｙ　越好，因为随着萃取剂浓度的增大，有机相黏度会随之增　

加，流动性变差，不利于萃取过程的分相。考虑工业生产　

实际，在满足反萃后液铜浓度提高９１０　ｇ／Ｌ的前提下，应　

尽量选用萃取剂浓度偏低的有机相。故Ｍ５６４０浓度取　

３０％－３５％较适宜。　

２．５　多级萃取　

不同浓度硫酸铜溶液萃取时相比取值范围由［Ｃｕ］／　

［（０．６－０．８５）×饱和容量］计算，不同Ｍ５６４０浓度下的铜饱　

和容量值ｙ＝０．５７ｍ　为Ｍ５６４０的浓度）。　

萃取级数一般由绘制的萃取等温线作ＭｃＣａｂｅ—　

Ｔｈｉｅｌｅ图求得　，但是对于高浓度铜溶液采用ＭｃＣａｂｅ—　

Ｔｈｉｅｌｅ图解法求得的理论级数与实际需要的级数差异太　

大　，故依据铜萃取率Ｙ与相ｔＬｘ的近似关系式计算不同　

Ｍ５６４０体积浓度有机相所需的理论萃取级数。由于计算　

值是在忽略萃取水相酸度对萃取率影响的前提下得出的，　

所以实际萃取所需要的级数应该高于计算值。　

在计算获得的萃取所需理论级数基础上增加１级　

进行多级逆流萃取试验，试验结果如表２所示。由表２可　

见，当萃取有机相为空载有机相时，采用合适的相比，经　

过３－５级萃取，铜的萃取率／＞９７．７５％，萃余液含铜≤０．６６　

ｇ／Ｌ。当萃取有机相为含铜３．２１　ｇ／Ｌ的再生有机相，相比　

为２．２，料液铜浓度２９．３７　ｇ／Ｌ时，经过５级萃取，萃余液铜　

浓度１．２１　ｇ／Ｌ，铜的萃取率为９５．８８％。当萃取有机相为含　

铜３－３　ｇ／Ｌ的再生有机相，相比为２．６，料液铜浓度３４．７　ｇ／Ｌ　

时，经过５级萃取，萃余液铜浓度１．７３　ｇ／Ｌ，铜的萃取率为　

９５．０１％。再生有机相含铜会使萃余液铜浓度有所提高。　

２．６单级反萃　

分别进行温度、反萃剂铜及硫酸浓度和相比对铜反　

萃率的影响，结果分别见图６至图９。　

由图６可见，在试验温度２３－５０℃范围内，随着温度　

的升高，铜反萃率降低，温度对铜反萃率影响明显。因此，　

在温度较高的夏季，应适当控制较低的电积温度，或调低　

反萃相比，以获取较高的铜反萃率。　

由图７和图８可见，铜的反萃率随反萃剂中铜浓度的　增加而下降，随酸度的增加而提高。铜浓度的影响较酸度　的影响显著。从工业生产实际考虑　］，合适的反萃剂成分　

为铜２５　ｇ／Ｌ，硫酸１８０　ｇ／Ｌ。　

由图９可见，铜反萃率随相比的提高而提高。虽然　

相比高，反萃率高，但反萃液中铜离子增加幅度较小，反　

之，则反萃液中铜离子增加幅度较大。结合铜电积生产　

工艺，富铜液铜浓度增加１０　ｇ／Ｌ以上，合适的相比应为　

０．６７－１．５／１。　

温度／￣Ｃ　图６温度与铜反萃率的关系　

反萃剂铜浓度／（ｇ・Ｌ－Ｉ）　

图７反萃剂铜浓度与铜反萃率的关系　

表２多级逆流萃取试验结果　

为含有铜３．２１　ｇ／Ｌ的再生有机相；　为含有铜３＿３　ｇ／Ｌ的再生有机相　

有色金属工程２０１３年第１期　３１

　丽　ＮＯＮＦＥＲＲＯＵＳ　ＭＥＴＡＬＳ　ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ　

槲　糨Ｌ　

喀　硫酸浓度／（ｇ・Ｌ一　）　图８反萃剂硫酸浓度与铜反萃率的关系　

相比　图９相比与铜反萃率的关系　

２．７多级逆流反萃　

试验条件：Ｍ５６４０浓度３５％；反萃剂铜浓度２５　ｇ／Ｌ；　

负载有机相铜浓度１６．３２　ｇ／Ｌ；时间５　ｍｉｎ，温度２３℃。试　

验结果如表３所示。　

表３数据表明，当采用铜２５　ｇ／Ｌ，Ｈ２ＳＯ　１８０，－，２５０　ｇ／　Ｌ的溶液作反萃剂，相比为１．０￣２．０时，２级反萃基本已达　

到平衡，铜的反萃取率７９．８０％￣８８．４２％，对应贫有机相中　铜浓度为３．３０～１．８９　ｇ／Ｌ，富铜液铜浓度为３１．８６￣３９．４３　ｇ／　

Ｌ，游离Ｈ２ＳＯ４　１５９．９￣２２７．８　ｇ／Ｌ。当采用铜２５　ｇ／Ｌ，Ｈ２ＳＯ４　

１８０　ｇ／Ｌ的溶液作反萃剂，相比为４／５时，要经３级反萃，铜　的反萃取率８Ｏ．０２％，对应再生有机相中铜浓度为３．２６　ｇ／　

Ｌ，富铜液铜浓度为４０．６７　ｇ／Ｌ，游离Ｈ２ＳＯ　１５６．０　ｇ／Ｌ。当　

采用铜２５　ｇ／Ｌ，Ｈ：ＳＯ４　１８０　ｇ／Ｌ的溶液作反萃剂，相比为２／３　

时，要经５级反萃，铜的反萃取率８０．３３％，对应再生有机　

相中铜浓度为３．２１　ｇ／Ｌ，富铜液铜浓度为４４．６６　ｇ／Ｌ，游离　

Ｈ２ＳＯ４　１５１．０　ｇ／Ｌ。　从工业生产实际考虑，适宜的反萃条件为：反萃剂　

铜２５　ｇ／Ｌ、Ｈ　ＳＯ　１８０ｇ／Ｌ，相比为１，反萃级数２。在此条　

件下，所获得的富铜液铜浓度３８　ｇ／Ｌ，Ｈ　ＳＯ４浓度１６０　ｇ／Ｌ，　

再生有机相铜浓度３．３０　ｇ／Ｌ。　

用铜３８．０　ｇ／Ｌ，Ｈ２ＳＯ　１６０　ｇ／Ｌ反萃后液在电流密度　

２２０　Ａ／ｍ　和温度５０℃的条件下电积２４　ｈ，电流效率达到　

９３．７７％，获得的铜阴极表面结晶致密。表明该浓度铜溶液　

可以满足铜电积工艺的要求。　

２．８有机相稳定性试验　

萃取剂由于循环使用，其稳定性可能会受到萃取　

或反萃过程中发生水解降解而丧失萃取能力，所以考察　

Ｍ５６４０循环使用时对铜萃取率的影响。　

浓度为３５％的有机萃取剂经萃取、反萃全过程后再　重复同样操作共１０轮，萃取用铜矿石实际浸出溶液萃原液　

１　并经真空过滤处理，按相比为１，时间５　ｍｉｎ操作，反萃　

用Ｈ２ＳＯ４　３００　ｇ／Ｌ，相比为４，时间５　ｒａｉｎ操作，结果如表４　

所示。结果表明，有机相循环使用１０次，铜的萃取效果变　

化不大，铜的萃取率平均值为５１．８３％，而且在萃取和分相　

过程中，分相速度快，相界面清晰，无污物生成和乳化现　

象发生。表明萃取剂稳定性好，浸出溶液中无破坏Ｍ５６４０　

结构物质存在。　

表３多级逆流反萃试验结果　

（下转第４３页）　

３２　工程技术Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌ

ｏｇｙ