金屬萃取劑是濕法冶金的核心化學(xué)反應(yīng)助劑,可廣泛應(yīng)用于銅、鈷、鎳、鋰等各類金屬的萃取提純,全球產(chǎn)量大五種金屬中只有銅主要生產(chǎn)路線是用濕法冶金萃取得到,因此銅萃取劑是使用量大、運(yùn)用廣泛的金屬萃取劑,其余鈷、鎳、鋰等金屬則是新能源電池主要金屬成分。
銅萃取劑消費(fèi)量
2021年精銅消費(fèi)量約為2482萬噸,預(yù)計(jì)2030年銅需求量將增至3990萬噸,預(yù)測(cè)期間CAGR為5.41%,由CAGR算出預(yù)測(cè)區(qū)間每年精銅消費(fèi)量情況。再根據(jù)近年濕法冶銅占比,對(duì)濕法銅占比的變化趨勢(shì)做出悲觀、中性、樂觀三種假設(shè),后,據(jù)統(tǒng)計(jì),生產(chǎn)單噸濕法銅平均消耗4kg銅萃取劑,測(cè)算出三種假設(shè)下銅萃取劑的消費(fèi)量情況,2030年全球銅萃取劑市場(chǎng)需求量將達(dá)到2.55/3.03/3.51萬噸。
在濕法冶金中,萃取法常用于從水溶液中提取有價(jià)金屬或作為溶液凈化的一種手段。與其他分離法如沉淀法、離子交換法相比,萃取法具有提取和分離、試劑消耗少、回收率高、生產(chǎn)能力大、設(shè)備簡(jiǎn)單、易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和連續(xù)化等優(yōu)點(diǎn),近年來在濕法冶金、石油化工、環(huán)境保護(hù)等部門中得到越來越廣泛的應(yīng)用。
工業(yè)中的萃取劑,大多溶解于有機(jī)溶劑,常見的有機(jī)溶劑是磺化煤油、260號(hào)溶劑油、406#環(huán)保溶劑油。并且對(duì)萃取劑有協(xié)萃作用,因?yàn)槔锩婧猩倭康姆枷銦N。溶于有機(jī)溶劑還能提高萃取劑的萃取能力、增強(qiáng)其金屬萃合物的溶解性、降低粘度,降低其揮發(fā)性能、降低其在水中溶解性。
萃取劑主要在有色金屬濕法冶金行業(yè)應(yīng)用廣泛,比如銅、鋅、鈷鎳、鎘、金銀、鉑系金屬、稀土等行業(yè)。
萃取劑的作用主要有:分離主金屬與雜質(zhì)金屬離子、富集主金屬離子的濃度、提屬離子、改變陰離子的種類等。
金屬萃取劑主要是一些常見的如磷酸、銨鹽、苯等七種的氫離子或者羥基被一些長(zhǎng)鏈烷基給取代。金屬與這些萃取劑結(jié)合,就會(huì)變成金屬有機(jī)化合物,而溶解于有機(jī)溶劑中。由于各種金屬與這些萃取劑的結(jié)合能力不同,而導(dǎo)致這些萃取劑萃取金屬的順序不同,從而分離這些金屬離子。
萃取操作
一、調(diào)節(jié)料液pH。比如在鈷鎳冶金中,一般料液調(diào)節(jié)pH3.4-4.0.
二、萃取劑的配置,按萃取劑與有機(jī)溶劑V/V一定比例,來配置萃取劑。比如P204萃取劑,一般P204萃取劑與磺化煤油有機(jī)溶劑V/V=4:1來配置萃取劑。
三、皂化,主要對(duì)于酸性萃取劑。就是一定萃取劑與堿反應(yīng)。主要的目的是穩(wěn)定料液的pH、增強(qiáng)萃取劑萃取能力。
四、萃取金屬離子。工業(yè)一般應(yīng)用逆流萃取工藝。就是有機(jī)與水相按相反的方向流動(dòng)。一般都會(huì)有萃取級(jí)數(shù)。這樣可以萃取的效率。
五、洗滌,這主要是從除雜方面考慮,把萃取順序在后的雜質(zhì)金屬離子洗滌到水相,有機(jī)金屬離子的純度。
六、水洗,主要考慮萃取分相夾帶的問題。
七、反萃。用一定的酸把金屬?gòu)挠袡C(jī)中再次反萃到水相。
萃取劑就是用于萃取的溶劑。萃取冶金工業(yè)中的金屬萃取劑是一種能通過配合化學(xué)反應(yīng)將金屬離子從水相選擇性地萃入有機(jī)相,又能通過某種化學(xué)反應(yīng)使金屬離子從有機(jī)相反萃到水相,借以達(dá)到金屬的純化與富集的有機(jī)化合物。金屬萃取劑廣泛應(yīng)用于銅、鋅、鈷鎳、貴金屬、稀土等行業(yè)的濕法冶金、廢水處理、二次資源回收等。