金属萃取剂是湿法冶金的核心化学反应助剂,可广泛应用于铜、钴、镍、锂等各类金属的萃取提纯,全球产量大五种金属中只有铜主要生产路线是用湿法冶金萃取得到,因此铜萃取剂是使用量大、运用广泛的金属萃取剂,其余钴、镍、锂等金属则是新能源电池主要金属成分。
铜萃取剂消费量
2021年精铜消费量约为2482万吨,预计2030年铜需求量将增至3990万吨,预测期间CAGR为5.41%,由CAGR算出预测区间每年精铜消费量情况。再根据近年湿法冶铜占比,对湿法铜占比的变化趋势做出悲观、中性、乐观三种假设,后,据统计,生产单吨湿法铜平均消耗4kg铜萃取剂,测算出三种假设下铜萃取剂的消费量情况,2030年全球铜萃取剂市场需求量将达到2.55/3.03/3.51万吨。
利用化合物在两种互不相溶(或微溶)的溶剂中溶解度或分配系数的不同,使化合物从一种溶剂内转移到另外一种溶剂中。经过反复多次萃取,将绝大部分的化合物提取出来。萃取时如果各成分在两相溶剂中分配系数相差越大,则分离效率越高、如果在水提取液中的有效成分是亲脂性的物质,一般多用亲脂性有机溶剂,如苯、氯仿或乙醚进行两相萃取,如果有效成分是偏于亲水性的物质,在亲脂性溶剂中难溶解,就需要改用弱亲脂性的溶剂,例如乙酸乙酯、丁醇等。还可以在氯仿、乙醚中加入适量乙醇或甲醇以增大其亲水性。提取黄酮类成分时,多用乙酸乙脂和水的两相萃取。
一个萃取体系由有机相即有机溶液和水相即水溶液组成,在同一萃取体系中,两相互不相溶或基本不相溶。有机通常由萃取剂和稀释剂组成,水相通常是含有一种或多种被提取或分离的金属水溶液,被萃物从有机转移到水溶液的过程称为反萃取。萃取是在萃取设备中进行的,按水相料液是否含有固体悬浮物分为清液萃取和矿浆萃取;按两种以上萃取剂在萃取过程中的作用,分为协同萃取和反协同萃取。主要参数有相比、分配比、分离系数、萃取率。
萃取操作
一、调节料液pH。比如在钴镍冶金中,一般料液调节pH3.4-4.0.
二、萃取剂的配置,按萃取剂与有机溶剂V/V一定比例,来配置萃取剂。比如P204萃取剂,一般P204萃取剂与磺化煤油有机溶剂V/V=4:1来配置萃取剂。
三、皂化,主要对于酸性萃取剂。就是一定萃取剂与碱反应。主要的目的是稳定料液的pH、增强萃取剂萃取能力。
四、萃取金属离子。工业一般应用逆流萃取工艺。就是有机与水相按相反的方向流动。一般都会有萃取级数。这样可以萃取的效率。
五、洗涤,这主要是从除杂方面考虑,把萃取顺序在后的杂质金属离子洗涤到水相,有机金属离子的纯度。
六、水洗,主要考虑萃取分相夹带的问题。
七、反萃。用一定的酸把金属从有机中再次反萃到水相。
从自然界中获取金属单质的过程称为金属的提炼。金属的提炼有火法和湿法
两大类。火法冶炼又称干式冶金,是把矿石和必要的添加物一起在炉中加热至高
温熔化,发生化学反应,从而分离出粗金属,然后再将粗金属精炼的方法。湿法
冶练是用酸、碱、盐类的水溶液,以化学方法从矿石中提取所需金属组分,然后
用水溶液电解等各种方法制取金属的过程。
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