一種環保型濕法冶金新技術

摘要:介紹了一種環保型濕法冶金新技術。該技術以重金屬吸附材料為基礎，配套連續吸附交換設備和直接電沉積設備，可實現金屬浸出液的分離、純化、富集和還原的全套工藝環節。對真實浸出液進行小型試驗，初步驗證了工藝的可行性。

關鍵詞:濕法冶金;環保;重金屬吸附材料;連續吸附;直接電沉積

近年來，濕法冶金技術得到了廣泛應用和長足發展。然而，隨著對節能環保的重視，濕法冶金技術在迅速發展的同時，也暴露出一定的局限性和需要改進的一系列問題，如:開放式生產環節的環境危害和對人員健康的威脅，低濃度金屬溶液的有效提取，多種伴生金屬的分離純化工藝的簡化，節能降耗技術與設備的研發等等。環保型濕法冶金新技術的開發應用具有重要意義。

1環保型濕法冶金新技術介紹

傳統的濕法冶金工藝可分為3個步驟:浸出，溶液濃縮及提純，金屬回收。該環保型新技術主要集中在后2個階段—浸出液的富集純化和金屬電沉積。

1. 1金屬浸出液的富集純化

????在目前的銅溶劑萃取工藝中，常使用揮發性萃取劑，萃取液具有潛在毒性;產生的污物需要特殊處理，增加了經濟上的負擔;銅質量濃度低于1g/L的浸出液處理效果較差:因此溶劑萃取技術的應用受到嚴重制約。

????該環保型新技術采用自主研發的重金屬吸附材料，以離子交換方式定向吸附目標金屬。該重金屬吸附材料是一種骨架經特殊處理的有機/無機復合材料，無機硅膠表面所修飾的有機官能團形成淺孔道，重金屬離子很容易擴散到孔道中，被官能團吸附，而且短時間內達到平衡。材料對重金屬離子的鰲合吸附屬于單分子層化學吸附，具有選擇性強、吸附容量大(交換容量p(Cu),20 g/L) ,吸附速度快等優點，同時對微、痕量金屬具有極強的吸附能力(可處理金屬質量濃度1 mg/L以上的溶液)，對堿金屬、堿土金屬不吸附。

????含金屬浸出液通過重金屬吸附材料，目標金屬離子被選擇性吸附在材料表面，吸附飽和后用解吸劑沖洗解吸，得到高濃度金屬溶液。這一過程相當于傳統濕法工藝中的萃取和反萃取。目前，重金屬吸附材料已形成系列產品，適用于銅鉆、銅鎳、鎳鎂等多種金屬體系的選擇性分離。

????基于重金屬吸附材料的優良性能，配套研發的連續吸附交換設備可完成浸出液的連續化、自動化處理。裝載吸附材料的吸附柱串聯或并聯，依次循環通過吸附、水洗、解吸、再生4個工作區，通過控制各吸附柱內的溶液和流向，可使通常情況下的多級分離同時進行(如圖1所示)。各個工序集中在一套系統中，工藝集成度大大提高。實際運行中，采用多柱串聯吸附，當單柱吸附飽和后即開始在連續床上做圓周轉動，依次進入水洗、解吸工作區，水洗、解吸后得到高濃度、高純度的金屬富集液。連續吸附交換床中所有的吸附柱均為全封閉式，酸液在系統內循環利用，避免了傳統工藝中的安全、環保等一系列問題。

1. 2直接電沉積

????傳統電沉積工藝中，采用面對面的平板式電極板，如圖2所示。本技術在此基礎上直接電沉積，在管式電積池的管內插入一個滑動的不銹鋼圓筒。不銹鋼圓筒的內壁為陰極，陽極固定在管式電池的中心。富集液通過時，金屬沉積在陰極上。當金屬沉積到一定厚度時抽出不銹鋼圓筒，取出金屬板，不銹鋼圓筒再次裝入管式電池中循環使用。生產金屬粉時，采用沖刷法自動控制，連續生產。電積液返回濃度調節槽和吸附交換系統循環電積。

在保證金屬沉積純度的前提下，直接電沉積工藝通過優化筒內溶液的流體動力學，進一步減弱了電積過程中的濃差極化現象，提升了電流密度和沉積速率，降低了用電消耗，電積周期從傳統的7d左右縮短至2d，而且對電積原液的金屬離子質量濃度要求也大大降低，從傳統電積銅的40g/L以上降低至5 g/L，大大擴展了電積工藝的適用范圍。整體系統采用全封閉式設計，能夠避免酸霧對環境的威脅。

1. 3工藝流程

????浸出液按一定技術參數進入裝有重金屬吸附材料的連續吸附交換設備。當浸出液通過時，重金屬吸附材料發揮選擇性功能開始吸附目標金屬離子，其他金屬離子即使在初始階段被吸附，也會逐漸被鍵合更穩定的目標金屬離子“搶位”，從而實現目標金屬離子的分離、純化和富集。富集后的解吸液達到設定濃度后，進入直接電沉積設備???在電積筒中快速噴射流動，還原后得到高純度金屬。如還有其他金屬離子需要回收，則出水再通過另一套裝有該金屬吸附材料的連續吸附交換設備，經純化富集后進行直接電沉積。系統中，溶液均循環利用或返回至浸出環節，極少量的尾液無害化處理后排放，如圖3所示。

2試驗部分2. 1浸出液

????贊比亞謙比希銅鉆礦石浸出液，組成見表1

?

?

?

2. 2主要設備及試劑

????模擬連續吸附交換床，串聯5根吸附柱，4根解吸柱。

????其他設備有BL100蠕動泵，pHS-3C酸度計，原子吸收分光光度計，紫外分光光度計。

????重金屬吸附材料吸附柱，X25 mm X 180 mm,填裝重金屬吸附材料82 g .

試劑為分析純濃硫酸，工業級五水硫酸銅，去離子水，重金屬吸附材料。

2. 3從浸出液中分離富集銅、鉆

????由表1看出，浸出液通過串聯吸附柱后，銅離子基本被完全吸附，銅吸附率接近100%，尾液中銅質量濃度為0. 5 mg/L，富集液純度較高。提銅尾液提取鉆的試驗結果見表2，可以看出，鉆離子也基本被完全吸附，尾液中鉆離子質量濃度為1. 2mg/L，吸附率達99. 14 %。富集液中鉆質量濃度達12. 2 g/L，富集了87. 8倍。

?

2. 4直接電沉積

????用水、工業級五水硫酸銅、98%濃硫酸配制硫酸質量濃度為160 g/L、銅離子質量濃度48. 35g/L的電積溶液30 L。對30 L硫酸銅溶液進行電積，控制初始流量為10 L/min，初始電流為25. 4 A，初始電壓為2. 55 V，總電積時間為27 h,每1h取樣一次，檢測銅質量濃度和酸度。試驗結果如圖4所示。可以看出，銅電積速度快，電流效率高。電流效率為97. 49%

3結論

????隨著對環保問題的高度重視，濕法冶金行業面臨著技術升級的壓力，環保型濕法冶金新技術正是基于這樣的背景而研發的。通過小型試驗，已初步證明該技術應用于濕法冶金中的可行性。后續將進行較大規模的中試，更加全面和充分地論證其工業化的可行性。

聲明：

1、本文系本網編輯轉載，并不代表本網站贊同其觀點及對其真實性進行負責、考證。

2、如本文涉及其作品內容、版權和其它問題，請在30日內與本網聯系，我們將在第一時間進行相應處理！

?