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。
金属萃取剂行业企业通过不断的技术创新,积极改进产品的化学合成工艺,使合成过程更稳定、,提高收成率的同时了产品质量。以金属萃取剂为例,通过原材料及助剂的甄选、生产工艺流程的设计以及生产设备的运用,缩短化学合成时间、提高生产效率,同时,化学合成的半成品空间结构也更加稳定,有利于终产品对金属矿石的萃取。酸雾抑制剂和矿物浮选剂也是利用的合成技术形成稳定的空间结果,进而提高产品的使用性能。
萃取的机理既有物理的溶解作用,又有化学的配合作用,是一个复杂的物理溶解过程 。一般而言,萃取那些简单的不带电荷的共价分子时为物理溶解过程。但在大多数情况下,被萃取物与有机相中一种或多种组分发生化学变化,生成新的化学物种后被萃入有机相,这便属于化学过程。按照萃取机理的不同,可分为五种类型:
(1)简单分子萃取:被萃组分在两相中均以中性分子存在,与溶剂不产生化学反应,只是以简单分子形式在两相进行物理分配。
(2)中性配合萃取:被萃取组分与萃取剂都是中性分子,他们结合生成中性配合物进入有机相,可以把生成的中性配合物看成溶剂化物,故这种类型的萃取又可称为溶剂化萃取。
(3)酸性配合萃取:水相中的金属离子以阳离子或能离解为阳离子的配合离子状态存在,与酸性萃取剂形成不含亲水基团的中性配合物进入有机相。
(4)离子缔合萃取:水相中的金属离子以配阴离子(或阳离子)与含氧或含氮的萃取剂以离子缔合的方式形成萃合物进入有机相。
(5)协同萃取:在萃取时,使用两种以上的萃取剂相混合,萃取水相中的被萃物生成油溶性更大的协萃物进入到有机相。
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。
萃取剂就是用于萃取的溶剂。萃取冶金工业中的金属萃取剂是一种能通过配合化学反应将金属离子从水相选择性地萃入有机相,又能通过某种化学反应使金属离子从有机相反萃到水相,借以达到金属的纯化与富集的有机化合物。金属萃取剂广泛应用于铜、锌、钴镍、贵金属、稀土等行业的湿法冶金、废水处理、二次资源回收等。