一种湿法冶金用复合药剂及其制备方法和应用

1.本发明涉及湿法冶金工业技术领域，特别是涉及一种湿法冶金用复合药剂及其制备方法和应用。


背景技术：

2.当今有色金属已成为决定一个国家经济/科学技术/国防建设等发展的重要物质基础，随着经济的发展，已探明的优质矿产接近枯竭，不仅使我国面临有色金属材料总量供应严重短缺的危机，而且因为资源难采难选难冶等对科学技术提出了巨大挑战，湿法冶金技术作为一项高效/低耗/低污染的技术在有色金属提取纯化领域具有重大的推动作用。溶液的纯化是湿法冶金工艺能否成功的关键步骤，溶剂萃取则是纯化含金属离子溶液的核心技术。溶剂萃取技术在稀土金属/铜/镍钴/锌/贵金属及其他金属等金属的提取纯化过程发挥了极大的作用。
3.金属溶剂萃取过程是一种典型的发生在油
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水两相间的反应
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传质过程，油相是指萃取剂及稀释剂，水相是指电解质水溶液。为了保证萃取过程有正常的传质速度，要求两相有足够的接触面积，这样势必有一液相要形成小液滴分散到另一相中。在正常情况下，当停止搅拌，由于两相的不互溶性及密度差，混合液会自动分为两个液层，这一过程的速度很快，因此萃取作业才能连续运行。
4.但是在生产实践中发现，在连续萃取作业中，常常在两相之间出现一层稳定的高粘度胶体分散组织，有时它也部分漂浮在有机相表面。它由有机相/水相及不溶的固体所组成，该多相乳状物通常称为絮状物或三相物。在相界面的絮状物，会逐渐在相界面之间延展铺开而占据整个界面区，当该絮状物积累到一定程度后，则会严重影响金属萃取的效率，增加两相分离的时间，增加萃取剂的损失和增加生产操作成本。
5.目前湿法冶金中主要采取的控制手段是被动式的打捞清理该絮状物，如何降低和消除萃取工业的两相界面絮状物一直是一个技术难题。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种湿法冶金用复合药剂及其制备方法和应用，以解决上述现有技术存在的问题，使两相间界面膜的强度和紧密程度降低，从而实现降低和消除湿法冶金工业中萃取过程的两相界面絮状物的效果。
7.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
8.本发明的方案之一是提供一种湿法冶金用复合药剂，其特征在于：按照重量百分数计，原料包括以下组分：烷基苯磺酸钠0.5％
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5％，分散剂2％
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3％，酸或碱3％
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5％，余量为水。
9.进一步地，所述烷基苯基磺酸钠的烷基碳链长度为c9
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c12。
10.进一步地，所述分散剂为聚丙烯酸盐或聚天冬氨酸盐或聚苯磺酸盐中的一种。
11.进一步地，所述酸为h2so4或hcl，碱为naoh或koh。
12.本发明的方案之二是提供该湿法冶金用复合药剂的制备方法，其特征在于：制备方法包括以下步骤：称取各原料，将烷基苯磺酸钠、分散剂、酸或碱，加入到水中，在常温下搅拌混合均匀，得到复合药剂。
13.进一步地，所述搅拌是在100～300r/min的条件下搅拌0.5～3h。
14.本发明的方案之三是提供该湿法冶金用复合药剂在湿法冶金萃取工业中的应用。
15.本发明通过广泛调查及实验室研究，发现大部分萃取过程的两相界面絮状物产生主要原因如下：
16.1、由于萃取工艺中的有机相中的萃取剂，助溶剂，合成萃取剂时残存的原料，使用过程中的降解产物基本上都是一些表面活性剂，溶剂萃取体系中油水界面上由于表面活性剂的界面吸附而形成表面过剩，使界面性质和主体相有很大差别。从而对萃取平衡，动力学及反应机理，分散和聚结性能均发生影响。
17.2、极细的固体颗粒起了乳化剂的作用，在萃取过程中，机械带入萃取槽中的尘埃、矿渣、fe(oh)3、sio2·
nh2o、caso4、mgso4及繁殖的细菌等都可能起到乳化剂的作用。
18.有机溶液与电解质水溶液两相的界面，两相交界处不是数学上的几何平面，通常是一个约为几个分子厚度的过渡层，其中各组分的组成是连续变化的。表面活性剂剂能使界面张力降低，原因分析中的表面活性剂和乳化剂在一定程度上均属于亲油型物质，易形成油包水型絮状物，界面膜的强度和紧密程度是决定其稳定性的关键因素。
19.本发明公开了以下技术效果：
20.本发明的亲水性表面活性剂具有更大的表面活性，属于阴离子型表面活性剂，具有亲水基和亲油基，聚集在油/水界面上，可以降低界面张力和减少形成乳状液所需要的能量，具有良好的表面活性，亲水性较强，有效降低油
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水界面的张力，可将原先的乳化剂顶替出来，使其无法形成坚固的界面膜，从而达到破乳目的。分散剂作用于疏松的界面膜，起到湿润分散作用，两相界面的絮状物分散在水相中并随之一起除去。
21.本发明的水处理复合药剂抑制絮状物效果好，加入该药剂后，两相界面清晰，无三相絮状物，药剂用量小，能够有效去除杂质及絮状物，且处理五小时左右即可，处理时间短，适用于各种湿法冶金萃取工业。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1为实施例1中添加本发明复合药剂的湿法冶金萃取料液；
24.图2为对比例1中未添加本发明复合药剂的湿法冶金萃取料液。
具体实施方式
25.现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
26.应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发
明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
27.除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
28.在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见的。本技术说明书和实施例仅是示例性的。
29.实施例1
30.向配置槽中加入900g的去离子水，然后依次加入壬基苯磺酸钠50g，聚丙烯酸盐20g，纯度90％以上的苛性碱30g，在常温下、搅拌速度300r/min的配置槽内搅拌2h，获得总重1000g的水处理药剂。将其加入p507镍钴分离萃取装置，加药量为10ppm(即药剂流量为料液流量百万分之十)，药剂添加在料液进萃取混合室前进料管内。p507镍钴分离流程为两级皂化、十一级萃取、六级反萃、三级洗涤，料液为含镍、钴、钙、镁等金属硫酸盐溶液，药剂随料液进入萃取一级，然后从萃取十一级随料液流出萃取箱。有机相使用碳酸钠皂化，皂化的作用是使萃取段ph值控制在4
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5之间，皂化后的有机在萃取级与料液发生离子交换反应，所需金属离子萃取到有机相中，然后3mol/l的硫酸溶液与负载金属的有机相接触，所需金属离子被反萃到水相溶液中，最后使用6mol/l的硫酸溶液与反萃后有机相接触，彻底反萃有机相负载的金属离子，该过程称为洗涤。皂化、萃取、反萃、洗涤的级数根据反应动力学和试验确定。实验设定有机相p507萃取剂浓度为20％体积浓度，皂化度为60％，有机流量为2l/min。料液流量1l/min，镍含量3g/l，钴含量20g/l，钙含量0.5g/l，镁含量6g/l。萃取反应温度控制在55℃，萃取混合室搅拌转速400r/min，试验实施时长5h。图1为实施例1中添加本发明复合药剂的湿法冶金萃取料液，通过图1可看出添加药剂的萃取装置内较干净，基本看不到絮状物。
31.实施例2
32.向配置槽加入940g的去离子水，然后依次加入壬基苯磺酸钠10g，聚丙烯酸盐20g，纯度90％以上的苛性碱30g，在常温下、搅拌速度300r/min的配置槽内搅拌2h，获得总重1000g的水处理药剂。将其加入p204锌萃取装置，加药量为20ppm，药剂添加在料液进萃取混合室前进料管内。p204锌萃取流程流程为两级皂化、六级萃取、四级反萃、二级洗涤，锌萃取流程及各步骤作用同实施例1类似。料液为含锌、铁、钙、镁、锰等金属硫酸盐溶液，药剂随料液进入萃取一级，然后从萃取六级随料液流出萃取箱。有机相p204萃取剂浓度为25％体积浓度，皂化度为65％，使用氨水皂化，有机流量为3l/min，料液流量1l/min，锌含量10g/l，主要杂质铁含量35.2g/l，镁含量2.3g/l，锰含量5.7g/l，钙含量0.8g/l。反萃溶液和洗涤溶液分别为2.5mol/l和4mol/l的硫酸溶液。萃取反应温度控制在45℃，萃取混合室搅拌转速400r/min，试验实施时长5h。添加药剂的萃取装置内较干净，基本看不到絮状物。
33.实施例3
34.向配置槽加入870g的去离子水，然后依次加入壬基苯磺酸钠10g，聚天冬氨酸盐30g，浓硫酸80ml，在常温下、搅拌速度300r/min的配置槽内搅拌2h，获得总重约1000g的水处理药剂。将其加入versatic 10镍萃取装置，加药量为5ppm，药剂添加在料液进萃取混合室前进料管内。versatic10萃取流程流程为两级皂化、四级萃取、三反萃、二级洗涤，料液为含镍、钴、铁、钙、镁离子的合成硫酸盐溶液，药剂随料液进入萃取一级，然后从萃取四级随料液流出萃取箱。有机相versatic 10萃取剂浓度为25％体积浓度，皂化度为60％，使用氨水皂化，有机流量为1l/min。料液流量3l/min，镍钴总含量20g/l。主要杂质铁含量10g/l，镁含量2.5g/l，钙含量0.8g/l。萃取反应温度控制在30℃，萃取混合室搅拌转速400r/min，试验实施时长5h。添加药剂的萃取装置内较干净，基本看不到絮状物。
35.实施例4
36.向配置槽加入815g的去离子水，然后依次加入壬基苯磺酸钠5g，聚苯磺酸盐30g，浓硫酸80ml，在常温下、搅拌速度300r/min的配置槽内搅拌2h，获得总重1000g的水处理药剂。将其加入lix984铜萃取装置，加药量为10ppm，药剂添加在料液进萃取混合室前进料管内。铜萃取流程流程为两级级萃取、两级反萃、一级洗涤，料液为含铜、铁、锰、钙、镁离子的合成硫酸盐溶液，药剂随料液进入萃取一级，然后从萃取二级随料液流出萃取箱。有机相萃取剂浓度为25％体积浓度，有机流量为2l/min，料液流量1l/min，铜总含量10g/l，主要杂质铁含量3g/l，镁含量8g/l，锰含量5.2g/l，钙含量0.6g/l。萃取反应温度控制在30℃，萃取混合室搅拌转速400r/min，试验实施时长5h。添加药剂的萃取装置内较干净，基本看不到絮状物。
37.实施例5
38.向配置槽加入900g的去离子水，然后依次加入十二烷基苯磺酸钠50g，聚丙烯酸盐20g，纯度90％以苛性碱30g，在常温下、搅拌速度300r/min的配置槽内搅拌2h，获得总重1000g的水处理药剂。将其加入p507镍钴分离萃取装置，加药量为10ppm，药剂添加在料液进萃取混合室前进料管内。p507镍钴分离流程流程为两级皂化、十一级萃取、六级反萃、三级洗涤，料液为含镍、钴、钙、镁等金属硫酸盐溶液，药剂随料液进入萃取一级，然后从萃取十一级随料液流出萃取箱。有机相p507萃取剂浓度为20％体积浓度，皂化度为60％，使用碳酸钠皂化，有机流量为2l/min，料液流量1l/min，镍含量3g/l，钴含量20g/l。萃取反应温度控制在55℃，萃取混合室搅拌转速400r/min，试验实施时长5h。添加药剂的萃取装置内较干净，基本看不到絮状物，而未添加药剂的萃取装置内则含大量的絮状物。
39.对比例1
40.与实施例1的区别在于不添加复合药剂。图2为对比例1中未添加本发明复合药剂的湿法冶金萃取料液，通过图2可看出未添加药剂的萃取装置内含大量的絮状物。
41.以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。