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)測期間CAGR為5.41%,由CAGR算出預(yù)測區(qū)間每年精銅消費(fèi)量情況。再根據(jù)近年濕法冶銅占比,對濕法銅占比的變化趨勢做出悲觀、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需求量將達(dá)到2.55/3.03/3.51萬噸。
利用化合物在兩種互不相溶(或微溶)的溶劑中溶解度或分配系數(shù)的不同,使化合物從一種溶劑內(nèi)轉(zhuǎn)移到另外一種溶劑中。經(jīng)過反復(fù)多次萃取,將絕大部分的化合物提取出來。萃取時如果各成分在兩相溶劑中分配系數(shù)相差越大,則分離效率越高、如果在水提取液中的有效成分是親脂性的物質(zhì),一般多用親脂性有機(jī)溶劑,如苯、氯仿或乙醚進(jìn)行兩相萃取,如果有效成分是偏于親水性的物質(zhì),在親脂性溶劑中難溶解,就需要改用弱親脂性的溶劑,例如乙酸乙酯、丁醇等。還可以在氯仿、乙醚中加入適量乙醇或甲醇以增大其親水性。提取黃酮類成分時,多用乙酸乙脂和水的兩相萃取。
萃取的機(jī)理既有物理的溶解作用,又有化學(xué)的配合作用,是一個復(fù)雜的物理溶解過程 。一般而言,萃取那些簡單的不帶電荷的共價(jià)分子時為物理溶解過程。但在大多數(shù)情況下,被萃取物與有機(jī)相中一種或多種組分發(fā)生化學(xué)變化,生成新的化學(xué)物種后被萃入有機(jī)相,這便屬于化學(xué)過程。按照萃取機(jī)理的不同,可分為五種類型:
(1)簡單分子萃?。罕惠徒M分在兩相中均以中性分子存在,與溶劑不產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng),只是以簡單分子形式在兩相進(jìn)行物理分配。
(2)中性配合萃?。罕惠腿〗M分與萃取劑都是中性分子,他們結(jié)合生成中性配合物進(jìn)入有機(jī)相,可以把生成的中性配合物看成溶劑化物,故這種類型的萃取又可稱為溶劑化萃取。
(3)酸性配合萃取:水相中的金屬離子以陽離子或能離解為陽離子的配合離子狀態(tài)存在,與酸性萃取劑形成不含親水基團(tuán)的中性配合物進(jìn)入有機(jī)相。
(4)離子締合萃?。核嘀械慕饘匐x子以配陰離子(或陽離子)與含氧或含氮的萃取劑以離子締合的方式形成萃合物進(jìn)入有機(jī)相。
(5)協(xié)同萃取:在萃取時,使用兩種以上的萃取劑相混合,萃取水相中的被萃物生成油溶性更大的協(xié)萃物進(jìn)入到有機(jī)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。
溶劑萃取法是一種常用的含金廢料提純方法。其基本原理是將含金廢料中的金屬元素通過溶劑的選擇性萃取濃縮,從而實(shí)現(xiàn)金屬元素的分離。具體操作流程如下:
(1)將含金廢料中的金屬元素溶解在適當(dāng)?shù)娜軇┲小?br />
(2)加入適當(dāng)?shù)妮腿菇饘僭剌腿〉接袡C(jī)相中。
(3)對有機(jī)相進(jìn)行反萃取,將金屬元素從有機(jī)相中分離出來。