用于从含金属的溶液除去极性化合物的方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及用于从含金属的溶液除去极性化合物的方法和系统。根据各种示例性方案，公开了用于从来自溶剂萃取工艺的负载金属的有机溶液除去水解副产物和其它极性化合物的方法和系统。

Method and system for removing polar compounds from metal containing solutions

The invention relates to a method and system for removing polar compounds from a metal containing solution. Methods and systems for removing hydrolytic by-products and other polar compounds from organic solutions of loaded metals from solvent extraction processes are disclosed in accordance with various exemplary schemes.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于从含金属的溶液除去极性化合物的方法和系统领域本专利技术涉及用于从含金属的溶液除去极性化合物的方法和系统。在一些示例性方案中，本专利技术涉及从来自溶剂萃取工艺的负载金属的有机溶液除去水解副产物和其它极性化合物。背景金属通常通过浸提工艺(例如堆/堆积浸提、槽浸提、搅拌浸提、生物浸提、高压釜浸提等)与溶剂萃取、汽提和电解提取工艺组合得到。在浸提工艺中，例如可以将硫酸或氨浸提溶液施加到矿石或碎片堆上以使金属(例如铜和铜合金)溶解到含水浸提溶液中。所得的携带金属的水溶液(也称为“浸提母液”或“PLS”)被转移到溶剂萃取装置中，在这里经由PLS和有机溶液在剧烈混合下接触以使金属从PLS转移到有机溶液中。在溶剂萃取工艺中，有机溶液通常含有溶解在煤油类烃稀释剂中的萃取剂。金属(例如作为铜离子的铜)可以与萃取剂形成螯合物类型的络合物。金属作为离子从水溶液转移到有机溶液中，随后分离贫化金属的水溶液和负载金属的有机溶液。贫化金属的水溶液作为萃余液从溶剂萃取工艺排出，并且负载金属的有机溶液进行汽提工艺，在这里将金属转移到电解质汽提水溶液中。在汽提期间，金属被转化成电解质水溶液，质子被转化成有机溶液。所得的贫化金属的有机溶液返回溶剂萃取工艺以再利用，而富含金属的汽提水溶液被送到电解提取工艺。在电解提取期间，金属从富含金属的汽提水溶液电沉积，从而得到例如99.99％的纯元素铜，其可以在炉操作中直接转化成棒或电线产品，且不需要进一步精制。要注意的是，在典型的浸提工艺中，PLS的温度可以是约10-30℃。所以，在溶剂萃取期间的温度通常是约20-25℃，并且在汽提期间的温度可以是约30-35℃。在电解提取池中的温度通常是约45℃。当萃取剂或其它化合物经由有机组分的化学水解降解时，在溶剂萃取工艺中出现问题。水解速率可以取决于各种操作因素，包括有机酸的浓度，污染物的浓度，PLS进料以及汽提溶液的温度，以及在PLS和/或有机相中杂质的存在，这些因素都会促进水解。根据整体溶剂萃取工艺的操作参数，水解副产物可以在有机溶液中积累直到形成速率等于在夹带中的损失速率。由于具有极性，这些水解副产物会增加有机相的表面活性，导致操作问题，例如相分离时间的增加和沉积物的形成增加。随着水解副产物浓度的增加，副产物引起有机溶液的粘度和密度增加，由于在负载的有机物中的含水夹带而导致从萃取到汽提的含水携带的操作问题增加，以及由于在从萃取工艺排出的含水萃余液中夹带而导致昂贵的有机相损失。增加的含水夹带导致不希望的金属被携带到金属回收工艺，这引起污染或额外的操作问题。因为有机相的密度和粘度随着萃取剂浓度的增加而增加，所以对于在较高试剂浓度下操作的装置而言，由于增加的水解所导致的问题会更严重。工业中的一个趋势是经由湿法冶金工艺处理硫化铜浓缩物，而不是通过熔炼工艺进行。这种湿法冶金工艺产生高温和/或高酸浓度的浸提溶液。另外，位于溶剂萃取工艺上游的其它工艺也可能不利地影响PLS的温度、粘度、密度、表面活性等，导致有机组分的水解增加。例如，与标准PLS溶液的10-30℃相比，在湿法冶金工艺中进入溶剂萃取工艺的PLS可以具有约35-50℃的温度，或甚至更高的温度。当氧化物矿石十分富含金属矿物时，也会出现较高的温度，例如来自DemocraticRepublicofCongo的矿石。这些矿石通常用硫酸进行槽浸提或搅拌浸提，并且它们具有更多的按单位体积计的活性物质，使得浸提反应的放热性质更显著。另外，在浸提地点的气候条件、原料矿石或金属的尺寸以及滴灌速率都会影响进入溶剂萃取装置的PLS的温度。有机组分的水解量可以达到在有机溶液中的萃取剂浓度的至少100％水平。这种降解可以引起有机溶液的粘度和密度显著增加，这进而引起更缓慢的相分离和更高程度的夹带。此外，水解副产物的积累会导致降解“失控”，这会引起大量的有机溶液损失、金属产物的损失以及装置停车。需要用于从含金属的溶液除去水解副产物和其它极性化合物的方法和系统，含金属的溶液例如是来自溶剂萃取工艺的负载金属的有机溶液。概述根据各种示例性方案，本专利技术涉及从溶液除去极性化合物的方法，包括：使含有非极性金属络合物和极性化合物的有机溶液与极性固体接触，并将极性化合物吸附到极性固体上。此方法可以还包括在有机溶液与极性固体接触之前，使有机溶液与粘土接触。粘土可以例如是蒙脱土，绿土，片沸石，丝光沸石及其组合。粘土可以包含在釜、床或塔中。在某些示例性方案中，粘土用于从有机溶液除去含水组分以达到含水组分的浓度为约3000ppm或更少。此方法可以还包括在釜中沉降有机溶液，直到有机相从水相分离；并且除去水相和/或用聚结剂或静电聚结剂聚结有机溶液，以从水相分离有机相；和除去水相。极性固体可以包含在低压塔或加压塔中。有机溶液可以部分地被非极性络合物负载，或有机溶液可以全部被非极性络合物负载。有机溶液可以包括水不混溶性溶剂和试剂例如酮肟、醛肟或其组合。水不混溶性溶剂可以是煤油、苯、甲苯、二甲苯或其组合。有机溶液可以包括酚肟。酚肟在有机溶液中的浓度可以是约0.018M至约1.1M。酚肟可以是酮肟或醛肟，其浓度为约0.018M至约0.9M。酚肟可以是改性或未改性的。有机溶液可以包括3-甲基酮肟，3-甲基醛肟，2-羟基-5-壬基乙酰苯，5-壬基水杨醛肟，5-十二烷基水杨醛肟，或其组合。有机溶液可以包括摩尔比率为约85:15至约25:75的3-甲基酮肟和3-甲基醛肟。非极性络合物可以包括金属，例如铜、铁、镍、锌，它们的金属合金或其组合。极性化合物可以包括酚肟化合物和肟水解副产物。肟水解副产物可以包括酮化合物、醛化合物或其组合。此方法可以包括从溶剂萃取工艺接收有机溶液。极性固体可以包括二氧化硅、氧化铝、活性炭或其组合。此方法可以包括通过极性固体与极性溶剂接触来再生极性固体以除去被吸附的极性化合物。在各种示例性方案中，本专利技术涉及从含金属的水溶液回收金属的方法，包括：使含金属的水溶液与有机溶液接触以将一部分金属萃取到有机溶液中，并形成含有极性化合物的负载金属的有机溶液和贫化金属的水溶液；从贫化金属的水溶液分离负载金属的有机溶液；从负载金属的有机溶液除去一部分极性化合物，这通过使负载金属的有机溶液与极性固体接触以将极性化合物吸附到极性固体上进行，并形成经处理的金属有机溶液；和从经处理的金属有机溶液回收有价值的金属。此方法可以包括在与极性固体接触之前，使负载金属的有机溶液与粘土接触。粘土可以包括蒙脱土、绿土、片沸石、丝光沸石或其组合。粘土可以包含在釜、床或塔中。粘土可以用于从有机溶液除去含水组分以达到含水组分的浓度为约3000ppm或更少。此方法可以还包括从选自堆浸提、湿法冶金浸提、高压浸提、氧化浸提、生物辅助浸提及其组合的工艺接收水溶液。水溶液的温度可以是约20-60℃。有价值的金属可以包括铜，铁，镍，锌，它们的金属合金或其组合。有机溶液可以包括水不混溶性溶剂和选自酮肟、醛肟及其组合的试剂。有机溶液可以包括水不混溶性溶剂和试剂例如酮肟、醛肟或其组合。水不混溶性溶剂可以是煤油、苯、甲苯、二甲苯及其组合。有机溶液可以包括酚肟。酚肟在有机溶液中的浓度可以是约0.018M至约1.1M。酚肟可以是浓度为约0.018M至约0.9M的酮肟或醛肟。酚肟可以是改性或未改性的。有机溶液可以包括本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种从含金属的水溶液回收金属的方法，包括：使含金属的水溶液与有机溶液接触以将一部分金属萃取到有机溶液中，并形成含有极性化合物的负载金属的有机溶液和贫化金属的水溶液；从贫化金属的水溶液分离负载金属的有机溶液；从负载金属的有机溶液除去一部分极性化合物，这通过使负载金属的有机溶液与极性固体接触以将极性化合物吸附到极性固体上进行，并形成经处理的金属有机溶液；和从经处理的金属有机溶液回收有价值的金属。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.19 US 62/243,4741.一种从含金属的水溶液回收金属的方法，包括：使含金属的水溶液与有机溶液接触以将一部分金属萃取到有机溶液中，并形成含有极性化合物的负载金属的有机溶液和贫化金属的水溶液；从贫化金属的水溶液分离负载金属的有机溶液；从负载金属的有机溶液除去一部分极性化合物，这通过使负载金属的有机溶液与极性固体接触以将极性化合物吸附到极性固体上进行，并形成经处理的金属有机溶液；和从经处理的金属有机溶液回收有价值的金属。2.权利要求1的方法，其中除去操作还包括在负载金属的有机溶液与极性固体接触之前，使负载金属的有机溶液与粘土接触。3.权利要求1的方法，其中有价值的金属是选自铜，铁，镍，锌，它们的金属合金及其组合。4.权利要求1的方法，其中有机溶液含有水不混溶性溶剂和选自酮肟、醛肟及其组合的试剂。5.权利要求1的方法，其中水不混溶性溶剂是选自煤油，苯，甲苯，二甲苯及其组合。6.权利要求1-5中任一项的方法，其中有机溶液含有酚肟。7.权利要求6的方法，其中酚肟在有机溶液中的浓度是约0.018M至约1.1M。8.权利要求6的方法，其中酚肟是浓度为约0.018M至约0.9M的酮肟或醛肟。9.权利要求1-5中任一项的方法，其中有机溶液含有3-甲基酮肟，3-甲基醛肟，2-羟基-5-壬基乙酰苯，5-壬基水杨醛肟，5-十二烷基水杨醛肟，或其组合...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·T·本德，N·奥利弗，N·C·埃默里赫，L·海特，M·维尔尼格，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE