从水处理流中去除有机溶剂的方法和设备技术

结合铜溶剂提取／电解法公开了一个从水处理流分离有机溶剂的改进方法。将含有携带有机溶剂液滴的水溶液送入立式反应器的上方部位，把空气泡从该反应器的底部附近的空气进口送入，水溶液连续地从低于送气泡位置的反应器的底部排出，由此形成气泡和溶剂的对流。气泡结合有机溶剂流滴并可控制地在反应器内的溶液上表面形成泡沫，可容易地收集泡沫并在其中形成有机溶剂的浓缩液。（*该技术在2009年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，具体地说，本专利技术涉及从水处理流中去除象金属铜的溶剂提取法的各种工业生产中所用的有机溶剂的方法和设备，例如用在电解冶金法的回收提取工艺中，含酸及硫酸铜的电解质水溶液的处理。如上所述，本专利技术涉及从用于许多工业生产中所应用的各种水处理流中去除有机溶剂的方法和设备。本专利技术的详细描述将结合目前所常用于铜的溶剂提取法/电解冶金法进行，但对于该领域的技术人员来说可以知道，除了这个特别的用途之外，本专利技术还有其他运用性。从矿石中回收铜的技术包括，用有机溶剂通过离子交换将铜从第一个弱酸性处理流转移至第二个强酸性水溶液。在第一步中，第一个富铜的弱酸性水溶液，被称作为“孕淋”液，是与有机溶剂相混合，铜离子优先与溶剂结合，该溶剂在水溶液中是不混溶的并可通过沉降分离出来。然后将已与铜离子结合的有机溶剂与强酸“电解质”溶液混合，在这一步中，铜被电解质水溶液从溶剂中分离出来，同时，有机溶剂分子从硫酸中捕获氢离子。然后通过沉降将溶剂从电解质液中物理地分离开并可重新使用。接着铜通过电解冶金法从电解质中分离出来，也即，通过电解(积在阴极片处)，在电解槽中铜从电解质溶液中出来，聚到阴极上。电解质，是含有相对高含量硫酸的水溶液;淋洗液，是含有相对低含量硫酸的水溶液;有机溶剂在这方法中一直是可重复使用的，这方法不“消耗”任何材料。电是可供的基本能源。然而，这方法中这些材料可被重复使用的程度取决于在几个阶段中，它们彼此分离的程度。具体地说，淋洗溶液在用于矿石之后，成了富铜的“孕淋”液，然后将其与有机溶剂混合，该溶剂优先地将氢离子交换给溶液中的铜离子。如所述的，因为有机溶剂与水溶液是不溶混的，它可通过沉降而大量地被分离。然而，一部分有机溶剂不可避免地被水溶液带走，并丢失，除非将其分开。相似地，在其随后通过沉降基本上被分离之后，一部分有机溶剂不可避免地保留了带走的电解质。这种有机溶剂极贵而且在该技术的工业规模的应用中用量极大，因此，提供有效的分离是非常必要的。已有技术提出了几种技术，它们可以用来处理工艺中的水溶液以去除带走的有机溶剂。例如，可以进行附加的静置沉降阶段，或过滤水溶液。然而，由于必须处理大量的水溶液，过滤法就需要大量的容器和极大量的过滤介质。沉降是有效的，但也由于该技术的任何工业规模的应用中必须要处理大量的水溶液，需要极大的槽。确实，大多数沉淀槽是那么庞大以致于必须放在太阳光下，紫外光辐射引起许多有机溶剂裂解。因此，这些已知技术对从水处理流中去除带走的有机溶剂均是在成本上是无效的。本专利技术者还知道，将空气简单地与沉降槽中水溶液相混的技术已被试图用来去除带走的有机物，但这些方法在大规模应用均未成功。因而，本专利技术的一个目的是提供一种从水处理流中去除携带的有机溶剂的方法，该方法对处理在大规模工业处理过程中的大量的水溶液是简单的和在成本上是有效的。本专利技术的另一个目的是提供一种从发生在各种处理工厂中不同情况下的pH值变化的水处理流中去除有机溶剂的方法和设备。根据本专利技术，将含有有机溶剂的水处理流从反应室的顶部以垂直方向引入，将空气泡从反应室底部附近的部位引入向上行至顶部，将水溶液从一般低于空气进口处的位置引出，这样，空气在反应室的垂直方向发生了大体积的与水溶液的逆向流动，空气泡垂直上升，逆向于水溶液的流动，达到了与有机分子结合。就这样地，当它们升至反应室的顶部时，较好地，处理设备是能使它们在反应室内的水溶液顶部形成泡沫。泡沫可被控制溢入集槽中，致此泡沫最终破裂，将有机溶剂留在后面。如果以所附的附图为参考，就可更好地理解本专利技术，附图为附图说明图1为根据本专利技术的利用溶剂回收铜技术的铜电解冶金法的流程示意图;图2为根据本专利技术的有机溶剂回收反应室的示意图;图3为图2中所用的反应室的顶端部分;图4为用于根据本专利技术的一个专利技术变体的成功试验的溶剂提取法的更详细的设备图。如前所述，本专利技术涉及携带在水处理流中的有机溶剂的回收法，并可用于广泛的各种各样的工业处理法中。因此，尽管下面是以铜电解冶金法来描述本专利技术的，但本专利技术并不仅限于此。图1给出了铜电解冶炼法的示意图。将大量含有铜和其他矿物质，一般是以氧化物的形式，的矿石10放置成堆，或者放入带有排水沟13的大槽12内。包含相对较弱的硫酸水溶液的水淋洗溶液，比如每升水含5至20克硫酸，被称作为“淋洗液”，将其在一般示为14处倾倒于矿石10之上。淋洗液从矿石10中以硫酸铜形式获取铜，如下由此成为在该领域中称为“孕淋液”(pregnant leach solution)。该孕淋液还包括其他硫酸矿物质盐，比如MgSO4，AlSO4，FeSO4及其他硫酸盐。将孕淋液送进可作为沉降池的混合/沉降单元16，并加入分子中含有可交换的氢离子的有机溶剂。在图1中，当溶剂是以其氢离子形式时，有机溶剂被称为“氢型”(“RH”);当氢离子被交换成铜离子时标为“铜型”(“R2Cu”)，比如在单元16中，有机溶剂典型地为煤油和其他提取剂的混合物，如LIX-622，Henkel公司生产。在单元16中，溶剂分子氢型RH的H离子与铜离子交换，成为富铜的铜型R2Cu形式。因为在孕淋液中有机溶剂是不溶混的，它们就可通过沉降简单地被分开。将富铜溶剂，R2Cu，随后从单元16中除去并送入第二个混合/沉降单元18。同时，也将已经除去富铜溶剂的淋洗液从单元16中除去，并作为标作24的淋洗/残液循环管线的一部分重新使用，该淋洗液已去除了富铜的溶剂，一般被称为“残液”。所有这些处理过程通常可连续进行。尽管溶剂在残液中是不溶混的，但残液会典型地含有一些携带的溶剂;典型地，在残液中会含有20至60ppm溶剂。在总的百分数中这是个相对较小的量，但在现在工业生产中，要用价值大约每加仑55美金的有机溶剂250，000加仑，这时，这样的损失可能就是个重要的经济因素。另外，有机溶剂的存在会干扰以后的处理步骤，如电解步骤。根据本专利技术，因此，在第一反应室20中将携带溶剂从残液中除去，反应室20结合图2和图3给予详细的描述。将除去的有机溶剂RH送回标为22的“有机物管线循环”。有机溶剂的选择要对矿物质具有特别的专一性，这样，它就不会从铜淋洗液中提取铝、镁和铁的硫酸盐;这些离子被在淋洗/残液管线循环24的别处被去除以防止它们随着时间而过度地积聚。在将富铜有机溶剂R2Cu从混合/沉淀单元16除去后，将其送入如上所述的第二个混合/沉淀单元18，在那里将其与也是水酸性溶液的电解质溶液混合，这里每升溶液中含140至190克硫酸。在这个浓度下，结合在溶剂分子上的铜优先地与酸的氢离子交换，这样水溶液又变成含在溶液中作为离子存在的CuSO4，并且有机溶剂也被重新变成氢型，即又变成RH。同样地，有机溶剂在水溶液中的不溶混性使得它们基本上通过沉降来分离，这可以包括几个带溢流口倾倒处理的槽，或其他已知技术。重新转成氢型的RH在一般标为30处又被送回有机物管线循环22。再将含有CuSO4的电解质溶液送到标为32的电解冶金法操作器中，在这个步骤中，将富铜水溶液放在大槽内并施加电压，比如，在大量的不锈钢阴极34和惰性阳极之间。这使得铜以非常高的纯度被电解到阴极电解极34上，结束电解过程。将已经除了部分铜的电解质送回在38处标为36的“电解质管线循环”。如上所述结合残液淋洗管线，一些有机本文档来自技高网...

【技术保护点】
从水处理流中除去携带的有机溶剂液滴的方法，其特征在于包括：在向垂直方向伸展的反应器的上方部位引入含有携带有机溶剂液滴的处理流；在该反应器的较低部位以形成气泡的方式引入空气；在所述的反应器中，让所述的气泡向上上升透过所述的水处理流 ，所述的有机溶剂液滴可有效地结合于所述的气泡以及如此形成的泡沫聚集在所述的水溶液的上表面，从设在反应器的低于空气引入位置的部位的出口排出已经除去有机物的水处理流；以及从反应器的顶端除去泡沫。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆斯劳索伦森，马克代亚伯路，查尔斯亚格洛克，
申请(专利权)人：美格马铜公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]