0 前言

随着湿法冶金原料范围的日益扩大, 用来浸出的物料中铜品位有不断降低, 随之浸出液含铜量也越来越低的发展趋势。从铜浸出液中提取铜的主导技术已从最早的铁屑置换产出海绵铜工艺发展成为萃取-电沉工艺产出高纯度的电解铜。萃取技术比较成熟, 但是它仍存在一些具有负面影响的缺陷。而能从贫铜液中提取铜的技术还有离子交换、液膜萃取、电渗析、反渗透等, 其中离子交换技术相对成熟, 其他几种技术与湿法炼铜大工业生产距离还较远。因此深入研究离子交换法, 寻求从贫铜液中提取铜的最佳方法, 具有十分重要的意义。本文主要研究了不同的离子交换树脂和不同的树脂型式对贫铜液中铜的吸附能力, 同时考察了吸附速度和解吸速度、以及解吸剂浓度等因素对回收铜的影响。

1 实验条件 1.1 实验设备及条件

主要设备:离子交换柱(直径12 mm×高600 mm); 原子吸收分光光度计;

试剂:所有试剂均为化学纯;

原料:江西省德兴铜矿细菌堆浸液(Cu²⁺ : 0.5g/L, pH值为4)。

1.2 实验过程

将浸出液以一定的流量经离子交换柱进行吸附, 然后用蒸馏水洗涤至中性, 再用硫酸进行解吸。

2 实验结果及讨论 2.1 树脂的选择

选用H型001×7(强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂)、H型116×24 (弱酸性丙烯酸系阳离子交换树脂)进行对比实验, 001×7树脂在交换后流出液体积达到2 500mL时, 交后液中残铜浓度已高达0.5g/L, 树脂完全饱和, 而116×24树脂在流出液体积达到5 040mL时才达到完全饱和, 从图 1可以看出116×24树脂吸附铜的性能远远优于001×7树脂, 所以下面的实验均采用116×24树脂。

2.2 树脂型式对吸附能力的影响

接触时间60min, 用H型树脂和Na型树脂进行对比实验, 结果如图 2。

从图 2看出, Na型树脂比H型树脂吸附效果好些。由于116×24树脂是弱酸树脂, 对H⁺的交换势大^[1], 难以被Cu²⁺交换下来, 而树脂转型成Na型对酸性溶液铜的交换就好很多。所以下面的实验均采用Na型树脂。

2.3 吸附速度对吸附能力的影响

吸附时选择接触时间为30min、60min, 即流速为50mL/h和25mL/h进行对比, 结果如图 3。

由图 3看出, 接触时间为60min时, 吸附效果比接触时间为30min时好很多。此现象是因为116×24树脂是弱酸性树脂, 交换速度较慢, 所以要求吸附流速不能太快, 以获得良好的交换效果。

2.4 解吸剂浓度对解吸效果的影响

解吸流速为25mL/h, 选用0.5mol/L的H₂SO₄溶液和1mol/L的H₂SO₄溶液作对比实验, 解吸曲线如图 4。

从图 4看出H₂SO₄是铜的有效解吸剂。H₂SO₄浓度高时, 解吸液中铜浓度较高, 峰值较大, 铜更集中, 取得合格解吸液体积200mL, 交换后流出液含铜 < 0.0006g/L的溶液体积为2400mL, 故富集比约为12。实验过程中, 若H₂SO₄浓度过高, 会导致解吸液残酸浓度过高, 不利于下一步操作。

2.5 解吸速度对解吸效果的影响

用1mol/L的H₂SO₄做解吸剂, 解吸速度分别为30mL/h、15mL/h, 做对比实验, 结果如图 5所示。

从图 5看出解吸速度为15mL/h的曲线较好, 且铜的分布更集中, 有利于铜的浓缩回收, 所以解吸速度要慢, 以15mL/h为宜, 以求得到好的洗脱效果。

3 结论

含铜离子浓度较低的浸出液在酸性条件下用N a型116×24树脂吸附铜, 交换容量大, 采用较低的吸附流速, 可得到较高的吸附率。

负载树脂用1mol/L的H₂SO₄溶液解吸, 在较低的解吸速度下, 解吸率高, 解吸液中铜浓度高, 可达到较高的富集比。