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1、精选优质文档-倾情为你奉上铜萃取剂的性能维护及品质保养徐志刚，邹潜，李建，汤启明，王朝华，李凤（重庆浩康集团 重庆康普化学工业股份有限公司，重庆 邮编：）摘要：本文简述了铜萃取剂在运行过程中的降解情况，分析了可能导致其降解或污染的外部因素。介绍了铜萃取剂性能维护及品质保养的方法，比如对浸出液（PLS）进行除杂净化，对有机相进行粘土处理，对萃取剂进行再生，对操作工艺进行优化等。阐述了维护萃取剂有机相良好品质和性能的重要性。关键词：铜萃取剂；降解；性能；净化；再生Performance and quality maintenance of copper extractantsXu Zhigang，
2、Zou Qian，Li Jian，Tang Qiming, Wang Chaohua，Li Feng（Hallochem Group, Kopper Chemical Industry Corp.,LTD. ，Chong Qing , China）Abstract：The hydrolysis and oxidation degradation of the copper extractants in the running process was introduced, the external factors that may lead to degradation or pollutio
3、n of the extractants was analyzed. The methods of maintaining the performance and quality of copper extractants were introduced, such as the purification treatment of the leaching solution (PLS), the clay treatment on extracting reagents, the extractants regeneration, the process optimization and so
4、 on. The importance of maintaining the good quality and excellent performance of the copper extractants was clarified.Key words：Copper extractants；degradation；performance；purification；regeneration专心-专注-专业铜的冶炼主要有两种方式：火法与湿法。火法冶炼有着悠久的历史，技术也非常成熟，是当前大多数国家所采用的主要冶炼方式，在我国也仍占据着主导地位。而湿法冶炼，起步于上世纪60年代美国亚利桑那州的蓝鸟
5、铜矿（Blue bird）和巴格达铜矿（Bagdad)1-2, 虽然起步较晚，但由于在节能降耗、环保排放以及对矿石资源品位的要求上比传统的火法冶炼有着明显的优势，目前发展势头迅猛，工艺技术也日趋成熟，应用规模在迅速扩大。湿法冶炼在我国尚处于起步阶段，应用规模较小，但在美国、澳大利亚、墨西哥、秘鲁以及赞比亚等国的应用较广，而智利更是以湿法冶炼为主。由于湿法冶炼在国外起步较早，应用较广，规模较大，研究较多，因此技术相较于国内要成熟一些，经验也丰富一些，操作运行的情况较国内也好一些。反观国内，许多方面与国外先进水平尚存差距，有些领域的差距还非常大。国外操作得好的L-SX-EW工厂连续运行20-30年
6、后还依然保持着良好的运行状态，而国内的湿法冶炼企业可能运行短短几年就会因为有机相的品质恶化而造成分相不好或难以分相最终不得不停产进行清理。为何会出现这样的情况呢？究其原因是我们对有机相的性能和品质没有引起足够的重视，生产经营中在这方面的投入也比较少，再加上国内对于这方面的研究和报道也不多，能够为湿法炼铜企业提供技术支持和经验分享的渠道有限。本文对如何有效地维护铜萃取剂在运行过程中的性能和品质进行了研究，供同行们在解决类似的问题时提供参考。1 铜萃取剂在运行中的性能变化1.1 萃取剂浓度的变化铜萃取剂一般由醛肟、酮肟、改质剂中的一种、两种或三种与稀释剂混合配制而成。醛肟或酮肟中具有萃取能力的官能
7、团是苯环上的羟基和肟基，肟基稳定性相对较差，在酸性特别是强酸性条件下易发生水解降解3-5，在强氧化剂存在条件下，易发生氧化降解6-9。稀释剂一般为C11-C16的烷烃，在运行过程中会不断挥发损失，有机相的体积也会随之减少。醛肟、酮肟的降解会导致萃取剂浓度降低，而稀释剂的挥发可能导致萃取剂浓度的升高。如果萃取剂降解的速度较快，而稀释剂的挥发速度较慢，则萃取剂的浓度会降低；反之萃取剂浓度则会因为有机相总体积的减少而升高。 对于PLS铜浓度比较稳定的萃取体系而言，有机相中萃取剂的浓度并不是越高越好，而应是稳定在一个合理的水平。一方面若浓度过高，则萃取剂在萃取铜后还可能萃取其它杂质金属离子而影响铜产品
8、的质量。另一方面萃取剂的粘度会变大，分相性能会受影响。此外，在夹带体积一定的情况下，浓度越大萃取剂的损失就越大。当然，萃取剂浓度过低也不行，因为萃取能力得不到保证产能会受到影响。一般来讲，可通过检测有机相的最大载铜能力来大致判断萃取剂的等效浓度。对于萃取剂浓度和有机相体积的变化，应根据具体情况及时进行调整，以保证萃取剂始终处于健康的运行状态。1.2 萃取剂组成含量的变化 萃取剂中有效成分醛肟、酮肟或改质剂的稳定性不同，在同样的运行条件下，它们的降解速度存在着明显的差异。对于醛肟、酮肟复配类萃取剂而言，醛肟的稳定性不及酮肟10，在运行过程中的降解速度较酮肟快，而对于改质醛肟类萃取剂来说，醛肟的降
9、解速度也较改质剂快11。醛肟降解生成醛，酮肟降解生成酮，而降解产物醛或酮还可进一步降解生成其它小分子有机物。因此，新萃取剂一旦开始运行，它的有效成分含量就在不断发生变化，萃取剂的各种性能也会随之改变。比如某新投产的L-SX-EW工厂刚冲槽时使用的萃取剂是Mextral973H，则随着运行时间的推移，有机相中萃取剂的有效成分和性能就会越来越偏离Mextral973H。因为有机相中有效成分醛肟、酮肟的含量由于各自的降解均在不断变化，故降解产物醛、酮或其它杂质的含量就不断在系统中积累。萃取系统中有机相的有效成分已不再是Mextral973H的组成配比，而是醛肟、酮肟、醛、酮、降解杂质等众多复杂成分所
10、组成的混合物。1.3 萃取剂性能的变化萃取剂的性能主要体现在萃取性能和分相性能上。萃取性能又包括最大载铜能力，正萃能力、反萃能力、萃取动力学以及Cu/Fe选择性等方面。分相性能则包括分相速度和夹带程度。萃取剂发生降解之后，萃取系统的萃取能力会随之变弱，特别是醛肟含量的降低对系统萃取能力的影响最大。随着时间的推移，与冲槽时所使用的新萃取剂相比，运行中有机相的萃取能力会与之越来越不匹配。若萃取系统中存在Cl-或NO3-，则萃取剂可能与之发生氯代或硝化反应生成相应的氯代萃取剂或硝化萃取剂，它们的萃取能力极强，但是反萃能力很弱，用常规浓度的反萃酸如200g/L的硫酸很难将铜反萃下来，导致的结果就是萃取
11、剂净铜转移能力变差。降解之后的萃取剂，由于降解产物的影响，萃取剂的萃取动力学会变慢，Cu/Fe选择性也会变差。若有机相长时间得不到净化，则降解产物在萃取系统里的不断积累就会导致有机相的比重增加、粘度变大，萃取剂的分相性能就会不断恶化，严重时还可能因为无法有效分相而不得不停产。2. 铜萃取剂的性能维护及品质保养 铜萃取剂的选择决定于PLS的性质，不同的PLS所含的铜浓度、杂质金属离子的浓度、pH值、固体悬浮物以及有机碳等均不一样，所以选择的萃取剂类型也应该有所不同。世界上没有一种萃取剂能够满足所有类型PLS的萃取需求。因此，一旦为某种PLS选定合适的萃取剂之后，就应该尽最大努力维持该萃取剂的各种
12、萃取性能。要维护好萃取剂的性能品质就必须得为其创造良好的运行条件，如选用好的稀释剂，定期对有机相进行粘土处理，萃取前对PLS进行除杂净化，对降解有机相进行再生以及不断地优化操作工艺等。2.1 选择合适的稀释剂用于铜萃取的稀释剂主要成分为C11-C16的烷烃，其它成分可能含有烯烃、环氧烷烃、单芳烃、稠环芳烃、含硫有机物等。不饱和烃特别是烯烃的含量直接影响着稀释剂的稳定性，烯烃含量越高，稀释剂的稳定性越差。萃取过程中, 不饱和双键及甲基萘等芳烃杂质可提供氧化或降解的反应位置, 这些反应产生的极性物质可作为乳化剂, 强化界面的乳化程度。稠环芳烃的活性比苯还高，它的存在会给改善分相性能、防止界面乳化
13、带来消极的影响 12。由于稀释剂在运行有机相中所占的比例较高，一般为70-90%，因此稀释剂的品质好坏会直接影响到有机相的分相性能。普通的工业煤油、含硫或含氮超标的煤油不宜作为稀释剂。对于铜萃取来讲，宜选用芳烃少、粘度低、比重小、含硫低并且没有烯烃的煤油作为稀释剂。2.2 及时调整有机相的成分由于萃取剂在运行过程中会不断地降解，其有效成分比例也会随之不断失调，为维持萃取系统的品质和性能，应根据降解的情况适时对有机相成分进行调整。如萃取剂Mextral973H中醛肟、酮肟的质量比约为7：3，在同样的运行条件下，由于醛肟的降解速度比酮肟快，一段时间之后萃取剂的组成比例有可能由原来的7：3变成现在的
14、1：1，则此时萃取剂的品质和性能已不再是Mextral973H，而是类似于Mextral984H。若再继续运行，醛肟的浓度就可能低于酮肟，以至于在某个时候萃取剂的性能又可能会类似于Mextral9790H。若不对萃取系统的这种失衡变化进行任何的处理，照这样的趋势下去，醛肟和酮肟的比例失衡问题还会继续加剧，直到最后整个体系的萃取性能逐渐接近于Mextral84H。这种变化造成的后果就是萃取系统的萃取能力越来越弱，继续运行现有生产工艺就不可能达到预期的萃取效果。面对这样的情况我们该如何解决呢？行之有效的方法便是根据降解情况以及有效成分比例的失衡情况补加相应的醛肟进去，使现有萃取剂的有效成分比例恢复
15、至接近Mextral973H的水平。对于改质醛肟类萃取剂如Mextral5640H，由于在相同的运行条件下醛肟的降解速度较改质剂快，随着时间的推移，醛肟的含量会越来越低，而改质剂的含量相对于醛肟就会不断升高，从而导致这两种主要成分的含量比例不断失衡。该情况下，萃取有机相的性能就会不断地偏离Mextral5640H，并逐渐接近Mextral5774H。同样，若不对系统的有效成分做任何的调整处理，任这种失衡状态持续下去，则萃取剂有机相的性能又会不断地偏离Mextral5774H，而逐渐接近于Mextral5910H。对待这类萃取剂的方法与对待Mextral973H的方法一样，即需要及时补充降解快的
16、成分以防止有效成分的失衡。由于萃取剂有效成分的含量变化在运行过程中始终处于一个动态的过程，因此，萃取剂的补加也应随着这种变化而变化。然而事实却是我们的L-SX-EW工厂至始至终都在补加同一个牌号的萃取剂。如冲槽时所加萃取剂为Mextral984H，则无论萃取剂如何降解，也不管萃取体系的有效成分如何失调，在补加萃取剂时都只一味地补加Mextral984H。这种以不变的僵化的处理方式来应对不断变化的新情况所产生的后果就是萃取系统的不断失衡直至系统崩溃。面对这样的困境，湿法炼铜行业应改变传统的思维模式，及时调整失衡的有效成分并使其始终维持在一个合理的水平。比如某L-SX-EW厂新加了50mMextr
17、al984H，假定其中醛肟和酮肟的含量分别为10吨，待运行数个月之后，醛肟的量可能降为8.5吨，而酮肟的量可能降为9.0吨，则科学合理的补加方法是向该萃取系统中补加1.5吨的醛肟和1.0吨的酮肟，这样的补加方式才有可能在最大程度上维持Mextral984H的萃取剂性能。若始终一成不变地补加Mextral984H，则随着时间的推移，系统中醛肟和酮肟的比例失调就会不断加重，萃取剂的萃取性能偏离Mextral984H也就越来越远。同样的道理，对于改质醛肟类萃取剂如Mextral5640H而言，处理的方式也应是一样的。由于醛肟的降解速度较改质剂快，运行一段时间后，系统中醛肟的含量相较于改质剂在不断降低
18、。为维持系统初始的萃取性能，则需要向有机相中补加降解了的醛肟，而不是补加Mextral5640H，只有这样，萃取系统的性能才可能基本维持在Mextral5640H的水平。2.3及时净化有机相2.3.1 有机相的污染运行过程中的有机相在不断地与萃取设备、PLS以及反萃液混合接触。我国许多L-SX-EW工厂的萃取设备都是用PVC板焊制的，还有些是用再生塑料做成的。萃取剂中的改质剂或稀释剂，特别是含高芳烃的稀释剂可以溶解PVC中的增塑剂或粘结PVC板的粘结剂，导致萃取剂的污染。对于PLS来讲，浸出时所用含铜物料虽大多来自矿山，但也有不少源自电镀污泥或城市二次资源。电镀污泥成分纷繁复杂，可能含Pb、C
19、d、Mn、Zn、Ni、Cu、Cr以及有机碳等。为了提高铜浸出率，浸出时可能还会加入NaClO或HNO3等强氧化剂13，这些物质进入萃取系统会对萃取剂造成严重的污染。对于矿山，矿源不同，浸出工艺不同，浸出液所含杂质的种类也各异，如SiO2、尘埃、絮凝剂、可见固体悬浮物、腐殖酸、木质素等有机碳化合物，这些物质与萃取剂的接触都可能造成萃取剂的污染。而萃取剂在运行过程中自身也会发生降解，特别是在酸度比较高的反萃段，降解产生的杂质也会污染萃取剂。这些降解杂质通常极性较大且大多具有表面活性，对分相非常不利。若不能及时地将它们从系统中移除，则不断积累的降解产物会导致分相越来越慢，乳化越来越严重，夹带越来越多
20、，絮凝物越来越厚，严重时萃取系统还可能因分相性能的恶化而停产。2.3.2 有机相的粘土处理有机相的品质变差不仅仅只会增加萃取剂的消耗，更会对萃取操作带来麻烦，增加额外的劳动量和费用，导致生产效率的低下和生产成本的增加，严重的还会导致系统无法正常运行。如国外印度尼西亚的PT Batutua Tembaga Raya, 美国的Johnson-Camp，澳大利亚的Girilambone Copper Company以及Nifty Copper Operation等L-SX-EW工厂，而国内这方面的例子就更多。为解决有机相在运行过程中被污染以及自身降解产生的杂质对萃取系统带来困扰的问题，Cognis于
21、1980年最先提出粘土处理净化有机相的想法，并成功应用于美国亚利桑那州的约翰森-肯普工厂，随后这项技术迅速向全世界推广。活性粘土具有层状结构，疏松多孔，对于高极性的有机分子具有较好的吸附能力，如降解产物中的羧酸类、酚类、胺类、醇类以及酰胺类等降解杂质。而对极性相对较小的分子如稀释剂、醛肟、酮肟等的吸附能力相对要弱。因此，粘土比较适合用于降解有机相的净化除杂。从现实应用情况看，用粘土来净化处理有机相的效果是令人满意的。国外的L-SX-EW工厂一般都配备有专门的粘土处理设备，他们会定期或不定期地对萃取系统中的有机相进行净化除杂，以保持有机相的优良品质。2.3.3 粘土处理的方法进行粘土处理时，首先
22、将待处理的有机相泵入带搅拌的粘土处理槽中并充分静止一段时间。然后打开槽底阀门，排尽夹带的水相。其次开启搅拌并按照计量加入活性粘土，搅拌5分钟左右。然后将处理后的有机相连同粘土一起泵入板框压滤机进行压滤。最后，将所得净化有机相返回萃取系统的反萃工段进入循环使用。2.3.4 粘土处理的注意事项水是高极性物质，它与降解产物会在粘土表面进行竞争吸附，并且相较于降解产物，水更容易被粘土吸附。若有机相中夹带的水相未处理干净，则进行粘土处理时，水会优先被粘土吸附而造成这部分粘土失活导致其丧失吸附性能，从而使得粘土处理达不到预期的效果。因此，在进行粘土处理之前，一定要将有机相中夹带的水相处理干净，务必保持有机
23、相的干燥。此外，在日常存放时也应避免让粘土受潮。虽然萃取剂中有效成分醛肟或酮肟的极性比降解产物小，但不等于粘土对它们一点都不吸附。由于醛肟或酮肟在有机相中的浓度可能要比降解产物高得多，它们可以有足够的时间吸附在粘土表面，并且可以部分地取代已经被吸附了的降解产物从而造成有效成分醛肟或酮肟的损失。因此，粘土处理的时间不宜太长，一般5-10分钟即可，否则在除杂质的同时也除掉了部分萃取剂。用粘土处理降解有机相时，用量不能太少，也不宜过多。用量太少对于杂质的去除效果不好，而用量过多会造成萃取剂的吸附损失。一般来讲，在进行规模化的有机相净化处理之前，可采用一种推荐性评估粘土处理的实验方法14。即先根据降解
24、有机相的分相难易情况，选择一个实验用的粘土用量如1.0%（w/v)来进行处理。如果处理效果很好，则可以再用低一点的浓度比如0.5%的用量进行处理。如果效果不好，则再用高一点的浓度如2.0%的用量进行处理，直至找到一个合适的最低用量为止。处理效果的好坏可采用有机相的性能测试来评估，其中最重要的测试指标为分相性能。一般来讲，萃取剂的典型分相时间在60-90秒，如果处理之后有机相的分相性能在60-90秒，则表明粘土处理有效果。根据行业情况，活性粘土的用量一般为有机相体积的0.5%-5%（w/v)。2.3.5 粘土处理观念的培养用粘土定期对萃取系统进行净化处理，及时除掉降解杂质对于保持有机相的性能和品
25、质有着非常重要的意义。然而笔者认为国内大多数的厂家目前都还将粘土处理视作一种不必要的工艺，而是看作一种额外的辅助工艺，只有当萃取系统出现严重问题甚至无法正常运行时才进行使用，这种观念对于渴望持续长远发展的L-SX-EW工厂来讲是非常危险的。全球许多经营得非常好的溶剂萃取厂都有一个共同的特点，那就是具有良好的粘土处理观念，配备有良好的粘土处理系统以及行之有效的粘土处理工艺。在这方面，国内的企业与国外相比还有相当大的差距。不培养粘土处理观念，不把粘土处理当做萃取系统中的一个必备工艺，这样的L-SX-EW工厂很难做到持续健康地发展。2.4 萃取前浸出液的净化及时对失衡的有机相成分进行调整以及将降解产
26、物从萃取系统中移除能够起到保护萃取剂性能的目的，但这还只是维护萃取剂品质和性能的手段之一。与萃取剂的降解或损失密切相关的还有PLS。不同的矿料、不同的浸出方式或者不同的浸出工艺所得PLS的品质差异甚大，里面所含的杂质情况也各不相同。PLS的杂质种类越少、含量越低则对萃取剂的污染就越小。要保维护好萃取剂，首先就得保证PLS的品质。2.4.1 PLS的杂质PLS里除了目标有价金属离子之外，可能还有许多有害金属离子、非金属离子、有机物以及固体微粒等杂质。这些杂质可能来至于矿石、电镀污泥或城市二次资源等含铜物料，也有可能来至于助浸剂、絮凝剂、以及空气中夹带的尘埃。不同的物料以及不同的浸出方式，所得浸出
27、液的杂质各不相同。一般来讲，除Cu之外，浸出液中通常还会含有Fe2+、Fe3+、Mg2+、Ca2+、Al3+等金属离子以及固体尘埃或者悬浮微粒，有的还含有SiO2、NO3-、Cl-、Mn2+、腐殖酸、浮选药剂、强氧化剂等杂质。采用堆浸时，如果筑堆前堆场底部和周围的植被没有清理干净，则这些植物腐烂后可形成腐殖质流入堆浸液使得PLS中含有腐殖质等有机碳。采用海水浸出则所得PLS中会含有高浓度的Cl-。采用细菌浸出时可能向PLS中引入微生物。在浸出电镀污泥时有的为了提高浸出效率可能会加入HNO3，H2O2或者NaClO等氧化剂，而许多污泥本身就含有电镀添加剂，这些都可能成为电镀污泥浸出液中的有害成分
28、。为了除掉PLS中的悬浮物，有的L-SX-EW工厂会加入絮凝剂，还有的在进入萃取工段前会先加入浮选药剂进行浮选，这些都会向PLS中引入有机物。而PLS储液池一般都是敞开式的，空气中的灰尘随时都有可能进入PLS，那些处于风沙比较大的矿区情况会更为严重。2.4.2 PLS的净化如果浸出液中含有可见悬浮物或者固体颗粒，则在进入萃取系统之前必须将它们除去，因为这些悬浮物或固体颗粒最容易引起萃取剂的乳化或者产生絮凝物。对浸出液的净化可以有多种办法，比如板框压滤，离心沉降或者加入絮凝剂沉降等，都可有效地除掉浸出液中的可见悬浮物或固体颗粒。虽然对浸出液的净化需要投入，但从国内外比较成功的企业来看，这种投入是
29、非常值得的。因为它可以减轻萃取工段的压力，比如减少絮凝物的产生，降低夹带，减少萃取剂的物理消耗，提升萃取系统的运行品质，从而减少了萃取系统在运行过程中的各种维护费用。（1）SiO2SiO2在萃取过程中较容易引起乳化。有报道称15,16当PLS中𝛾-SiO2的含量大于0.7g/L时就可能引起乳化。SiO2对水包油型乳化液有稳定作用，可形成稳定的乳化物。有研究17认为加入动物胶如牛胶、骨胶或者絮凝剂如聚丙烯酰胺、聚乙二醇等可以除去PLS中的SiO2。（2）Fe3+，Al3+在pH值2.5时会发生水解，生成Fe(OH)3或Al(OH)3胶体，这些胶体在萃取过程中容易造成乳化。因此在P
30、LS进入萃取工段之前需控制好pH值，防止Fe3+和Al3+的水解。（3）Mn2+Mn2+本身对萃取不会造成多大的影响，但是如果Mn2+经夹带进入电解液中能够被氧化成MnO4-，它在酸性环境中极具氧化性，在随反萃液进入反萃工段时会造成萃取剂的严重降解。萃取剂的降解产物以及MnO4-的还原产物MnO2都会对萃取体系的分相造成影响，严重的还会造成系统停产。若PLS中含有大量的Mn2+，可尝试加入计量的氧化剂如次氯酸钠或过硫酸铵等将Mn2+氧化成MnO2沉淀除去。如果Mn2+的含量不高，则通过加强对负载有机相的洗涤，减少Mn2+经夹带进入电解液，或向贫电解液中加入FeSO4，使Fe:Mn=10:1(m
31、ol/mol）等方式来减少MnO4-对萃取系统造成影响18。（4）Ca2+，Mg2+矿石浸出液中一般都含有Ca2+、Mg2+离子，特别是高碱性脉石的酸浸液中它们的浓度会非常高，有研究12显示Ca2+和Mg2+是萃取系统中乳化物的主要成分之一，这就表明Ca2+、Mg2+能够进入有机相并引起乳化。为降低PLS中Ca2+、Mg2+浓度，在保证铜浸出率的条件下应尽可能减少浸出酸的用量以减少Ca2+、Mg2+的溶出。（5）固体颗粒或悬浮微粒若PLS没有经过多级澄清或未经过板框压滤，则可能含有大量的固体颗粒或悬浮微粒。暴露在外的PLS储液池也会经由空气带入大量的尘埃。这些物质进入系统前如果没能得到有效地去
32、除，则它们进入萃取工段之后会对污物的产生起着促进作用。有研究表明12浸出-萃取-电积铜技术中，固体微粒是萃取界面乳化物形成和稳定的关键因素，它们由萃原液带入的未分解矿物微粒、胶体微粒、以及环境尘埃等组成。一般来讲，PLS中的固体微粒浓度不宜超过20mg/L，否则容易引起乳化。针对固体微粒引起的乳化，防治措施主要为尽可能地降低其在水相中的含量。生产中矿石浸出前可适当增加洗矿作业，脱除细粒级泥沙，有利于浸出后固液分离，同时减少料液中微粒矿粒的夹带；浸出液应采用多级澄清，多级集液池间也可增加过滤设备、沙滤或活性炭吸附，增加料液的澄清作用，减少料液中杂质的含量；澄清池上加盖，减少风吹灰尘进入萃取体系。
33、也可向PLS中加入絮凝剂促使固体微粒的聚结，但添加絮凝剂后必须进行过滤。堆浸厂周边必须修建排水沟并保持通畅，防止雨水汇集带入各种杂质。（6）腐殖酸、木质素等有机碳这里所指的有机炭主要是指植物腐烂后生成的腐植质。腐植质具有很强的表面活性。当其含量达到5mgL以上时19，就会产生大量的污物。矿石浸出时，从矿堆带出来的植被被浸出，浸出液中就含木质素或腐殖酸，它们均会促进萃取的乳化，在浸出液池中的藻类也会造成溶液间的相互污染，使分相困难的污物不断积累。要排除有机炭的影响，对采用堆浸技术的矿山，在筑堆以前，对堆场的底板必须进行处理，或加塑料垫层，或在清除植被后用粘土夯实，其目的除了防止渗漏以外，还为了减
34、少或消除产生乳化的影响因素。此外，还需及时清除矿石开采运输过程中出现的植被。2.5 优化萃取操作或工艺减少萃取剂的降解还与萃取系统的操作以及萃取工艺的选取密切相关。SX工段主要包括萃取、洗涤以及反萃三个部分。在萃取工段，应尽量避免混合室进入空气。然而，这恰巧是我国诸多湿法冶炼企业普遍存在的问题。空气进入萃取槽一般有三种途径：通过上一级的益流堰进入混合室，通过萃取段浸出液给料管中的气穴进入以及通过混合室中的涡流进入。空气进入混合室会给萃取带来诸多不利影响。首先，空气是妨碍有机相和水相接触的第三相，空气的存在降低了铜的传质速率，从而影响萃取和反萃的动力学。其次，在澄清室中，空气会抑制相聚结，导致相
35、分离不好，夹带量增多。再者，空气泡对被有机物润湿的污物会起到浮选介质的作用，会让污物飘浮起来并传递到有机相的相堰里。最后，空气还会导致萃取剂的氧化，加速萃取剂的降解，导致萃取剂的损失增加。除了避免混合室进入空气外，在萃取工段还应控制好相连续。不同的相连续，夹带的对象不同。若无其它特殊情况，在萃余液的出口级应尽可能控制为有机相连续，这样可减少水相中有机相的夹带，减少萃取剂的损失。而在负载有机相出口级宜控制为水相连续，以减少有机相中水相的夹带。当PLS中SiO2的含量比较高时，萃取段宜采用有机相连续，这样可以减少乳化物的产生。如果控制好相连续还不能有效地控制夹带，则需要设置必要的洗涤工序，一般情况
36、下，采用5-10g/L的酸性洗水就可以将夹带的杂质如NO3-、Mn2+、Cl-、ClO-、Cr3+等杂质离子洗掉。除非PLS比较干净，或者不含对萃取剂以及电积有害的物质，否则都应该设置洗涤段。当萃取系统中出现乳化物或絮凝物时，它们应当被及时清理出系统。如果这些絮凝物不能得到及时有效地清除，它们会在萃取系统里不断积累而导致有机相的品质越来越差直至分相出现困难。此外，还须选择好合适的萃取剂浓度，萃取剂浓度应与目标萃取能力相匹配而不能过剩。在目标萃铜量一定的情况下，萃取剂过量越多，则萃取剂萃取杂质的可能性就越大，如Fe3+, Co2+, Mn2+，Ca2+、 Cr3+等，而这些杂质大部分对于萃取剂的
37、稳定性不利。萃取剂在酸性条件下会降解，酸度越高降解速度越快，因此要控制反萃工段的电贫液酸度。在能保证必要的反萃效率情况下，应尽可能地降低反萃酸的浓度。有研究还显示，温度对萃取剂的降解速度影响很大 。温度越高，萃取剂降解的速度也越快。由于反萃段的电贫液温度往往较萃取段高，因此萃取剂在反萃段的降解速度是比较快的。若有条件，电贫液在进入反萃系统之前可适当降低其温度。2.6 对有机相进行再生铜萃取剂的降解产物对萃取剂的萃取性能有影响，比如醛肟的降解产物醛、酮肟的降解产物酮会降低萃取剂的萃取能力，它们的含量越高对萃取剂萃取能力的影响就越大。醛、酮的极性较胺类、酚类、羧酸类等降解产物的极性要小，在使用粘土
38、处理的时候，它们不易被吸附，因此，通常情况下它们会在萃取系统里不断积累。如果萃取系统里有效成分醛肟或酮肟得不到应有的补充，特别是当醛肟与酮肟的含量严重失衡时，若萃取系统里还存在相当高浓度的降解产物醛或酮，则该萃取体系的萃取性能就会被严重削弱，有的甚至丧失萃取功能。如何才能解决这一棘手问题呢？通过再生的方式可以解决。不管是复配类萃取剂还是改质醛肟类萃取剂，起萃取作用的主要成分是醛肟，而醛肟的降解速度比较快，萃取剂萃取性能的下降以及降解产物醛的积累均与醛肟密切相关。在一定条件下，让降解产物醛转变成具有萃取性能的醛肟就是萃取剂的再生。相较于酮肟的再生，醛肟的再生比较容易且简单易行，适合大多数企业使用
39、。萃取剂的运行条件不同，降解产物也不同。不是所有降解后的萃取剂都能再生。假如某系统中的萃取剂降解后的主要产物不是醛或酮，而是其它杂质碎片，比如酚类、醇类、胺类、羧酸类或者烷烃类等，则这样的有机相就不宜进行再生，或者说再生没有实际意义。对于有条件的有机相，再生前弄清楚其中各组分的含量至关重要。因为只有准确知道了待再生物质的含量才能搞清楚所需再生试剂的用量。如果再生时再生试剂的用量不够准确，则再生过程可能会产生杂质，而这些杂质会给萃取剂的分相带来非常不利的影响。对于萃取剂有机相的再生，重庆康普化学进行了深入仔细的研究，并最终成功将其应用于工业化生产。天津茂联拥有年产超过20000吨阴极铜的萃取系统
40、，由于有机相中醛肟的降解产物醛的浓度高达17%，酮肟的降解产物酮的浓度也达到了10%左右，而有效成分醛肟的含量仅为3%左右，酮肟含量仅为2%左右。虽然每天都像往常一样不断地补加新萃取剂进入系统，但是仍然无法改变系统萃取能力不断下降的趋势。与此同时，铜萃取剂的消耗量却在不断增加，吨铜萃取剂的消耗量已经超过了10公斤，但铜产量却在逐月下滑，经济效益受到了严重的影响。在这样的背景下，重庆康普化学主动与天津茂联合作，帮助其取样分析有机相的组成情况，然后不断通过实验室试验摸索出了一条合适的再生工艺，最后将该工艺成功应用于生产运行中的有机相，帮助天津茂联解决了萃取剂萃取能力不足的问题，在当月即实现了铜产量
41、的大幅提高。3. 铜萃取剂运行的可持续性相较于传统的火法冶炼，湿法冶炼的优势在于能耗低、污染少，对环境的负面影响小，具有良好的可持续发展性。但这需要具备一个前提，那就是萃取系统要操作得好，能够始终处于健康的良性循环状态。在这一点上，国外的企业普遍比国内的企业做得好。国内湿法炼铜企业的有机相大多没运行几年就会出现这样那样的问题而造成系统运行的中断，然后不得不停产解决问题；而国外操作得好的企业有机相即便是运行了20年甚至30年还仍然保持着良好的品质和性能。究其原因笔者认为可能主要在于两个方面。其一，国外的湿法冶炼起步早，技术相对成熟，积累的经验要丰富些；而国内起步晚，技术相对落后，经验也比较欠缺。
42、其二，国外的企业对L-SX-EW工厂的各个环节都比较重视，在PLS的除杂，有机相的净化以及萃取工艺的优化等方面愿意进行投入，注重系统运行的可持续性，更看重企业的长远发展；而国内的企业大多数在PLS、有机相的净化除杂以及萃取工艺的优化上投入意愿不高，但却非常看重短期的经济效益，只要系统还能勉强运行产生经济效益，他们就不会去关心萃取系统正在发生的不利变化以及可能面临的严重后果。要让湿法冶炼成为一种名副其实的环保型的冶炼工艺，在日常的运行过程中就必须要重视萃取剂有机相的品质维护与性能保养，及时将降解产物和杂质从萃取系统中移除，并不断优化萃取工艺，降低有机相的夹带，减少有机相对环境的污染，使系统真正实
43、现绿色环保、健康可持续地运行。4. 结论萃取剂在运行过程中会不断发生降解，导致有效成分比例逐渐失衡，有机相中的杂质不断积累。为保证有机相保持良好健康的运行状态，就需要及时对有机相的有效成分进行调整，并采用粘土处理的方式净化有机相。此外，还要重视PLS的净化处理以及萃取工艺的不断优化，减少有害杂质对萃取剂的污染。值得行业思考的是我们应改变传统的思维观念，舍得在萃取剂有机相性能维护方面进行投入，只有这样，萃取系统的运行才有可能是健康、环保和可持续的。参考文献1G. A. Kordosky. Copper recovery using leach/solvent extraction/electro
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