李洪標(biāo)

(吉林吉恩鎳業(yè)股份有限公司， 吉林 磐石 132311)

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淺談負(fù)載Lix984N洗滌除鐵的方法

李洪標(biāo)

(吉林吉恩鎳業(yè)股份有限公司， 吉林 磐石 132311)

本文著重介紹了Lix984N萃取除銅后，造成銅電積液中鐵含量過高，鐵在陽極的溶解會增加硫酸的消耗，在銅電解液中的積累會降低電解液中的導(dǎo)電率，并增大電解液的粘度和密度,影響生產(chǎn)運(yùn)行成本。通過洗滌前液中加入適量銅的方法，利用洗滌前液中的銅置換掉Lix984N負(fù)載有機(jī)相中的鐵，以達(dá)到減少銅電積液中鐵含量的目的。

Lix984N； Fe； Cu； 洗滌液

萃取技術(shù)給銅的濕法冶金帶來了革命性的變化，創(chuàng)建了現(xiàn)代濕法銅工業(yè)。Lix系列萃取劑作為銅萃取劑，主要應(yīng)用在大型電積銅廠家，而本廠采用Lix984N萃取劑，對電解鎳液進(jìn)行凈化除銅，反萃液再進(jìn)行銅電積，形成系統(tǒng)中銅的開路。電解銅作為副產(chǎn)品，對各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)產(chǎn)生著重要影響。經(jīng)過Lix984N除銅后，銅電積液中的鐵成為了影響電解鎳、電解銅生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的關(guān)鍵。鐵雖然不至于在陰極上析出而影響產(chǎn)品質(zhì)量，但它在陰、陽極之間來回作用，使電流效率下降，鐵在陽極的溶解會增加硫酸的消耗，在銅電解液中的積累會降低銅電解液中的導(dǎo)電率，并增大銅電解液的粘度和密度，造成系統(tǒng)中銅無法開路，銅反萃前液中含銅量過高，使卸載后Lix984N中負(fù)載銅過高，從而影響Lix984N對鎳電解液凈化除銅的效果。

Lix984N萃取系統(tǒng)在萃取和反萃段之間設(shè)置洗滌段，其目的是洗滌去除有機(jī)相夾帶的料液水相，降低銅電積液中的氯離子、鎳離子等含量，以減少由有機(jī)相夾帶料液中的雜質(zhì)進(jìn)入銅電積液，洗滌液采用酸化清水。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)試劑

試驗(yàn)所用試劑見表1，試驗(yàn)原料成分見表2。

表1試劑及含量

硫酸/g·L-1硫酸銅/g·L-1Lix984N/V·V-1104.0,8.016.95

表2 試驗(yàn)原料成分 g/L

1.2 所用儀器

所用儀器包括分液漏斗、燒杯、康氏振蕩器、量筒、容量瓶。

1.3 試驗(yàn)步驟與結(jié)果

將Lix984N負(fù)載有機(jī)相分別經(jīng)過以下條件的三級逆流洗滌，流比為O/A=1∶1，洗滌后Lix984N有機(jī)相再經(jīng)過兩級逆流反萃，流比為O/A=2∶1進(jìn)行試驗(yàn)，并測定相關(guān)數(shù)據(jù)如下：

(1)用10 g/L硫酸洗滌Lix984N負(fù)載有機(jī)相，洗滌后的Lix984N負(fù)載有機(jī)相，再分別進(jìn)行200 g/L硫酸反萃和電銅貧液反萃，得到數(shù)據(jù)如表3。

(2)用10 g/L硫酸和4.0 g/L硫酸銅混合溶液洗滌Lix984N負(fù)載有機(jī)相，洗滌后的Lix984N負(fù)載有機(jī)相，再分別進(jìn)行200 g/L硫酸反萃和電銅貧液反萃，得到數(shù)據(jù)如表4。

(3)用10 g/L硫酸和8.0 g/L硫酸銅混合溶液洗滌Lix984N負(fù)載有機(jī)相，洗滌后的Lix984N負(fù)載有機(jī)相，再分別進(jìn)行200 g/L硫酸反萃和電銅貧液反萃，得到數(shù)據(jù)如表5。

表3 10 g/L硫酸洗滌后，不同條件下料液與有機(jī)負(fù)載數(shù)據(jù)對比 g/L

表4 10 g/L硫酸和4.0 g/L硫酸銅混合溶液洗滌后，不同條件下料液與有機(jī)負(fù)載數(shù)據(jù)對比 g/L

表5 10 g/L硫酸和8.0 g/L硫酸銅混合溶液洗滌后，不同條件下料液與有機(jī)負(fù)載數(shù)據(jù)對比 g/L

注：本文所有數(shù)據(jù)均經(jīng)過4次平行試驗(yàn)所得。

2 結(jié)果與討論

2.1 Lix984N負(fù)載影響

通過Lix984N的銅飽和容量10%(V/V)為5.1 g/L，本文中Lix984N含量測定為16.95%，負(fù)載銅僅為5.66 g/L，可知Lix984N并未達(dá)到銅飽和負(fù)載，在特定的條件下，Lix984N將萃取更多的其他雜質(zhì)，如Fe3+等。而本廠的Lix984N主要應(yīng)用在鎳電解液凈化萃取除銅中，為保證Lix984N萃銅余液含銅指標(biāo)合格，并兼顧到銅電積液中的鐵指標(biāo)，被動提高Lix984N的濃度和降低Lix984N萃銅前液中的Fe3+，增加了系統(tǒng)的運(yùn)行成本。

2.2 數(shù)據(jù)結(jié)果對比討論

通過以上數(shù)據(jù)可以看出，向洗滌前液中加入不同含量的銅，可以置換掉負(fù)載有機(jī)相中的鐵，這與相關(guān)資料中提到的使用酸化含銅液，銅能夠?qū)⒇?fù)載有機(jī)相中的鐵置換下來觀點(diǎn)一致，但隨著洗滌前液中銅含量的逐步增加，洗滌后液中銅含量也在明顯增加，若控制不好洗滌前液中銅的含量，那么就會造成洗滌后液中含銅過高，從而造成銅的反復(fù)循環(huán)，或金屬流失，例如本廠系統(tǒng)采用閉路循環(huán)模式，若在洗滌前液中加入過高銅離子，則會產(chǎn)生金屬流失現(xiàn)象或增加運(yùn)行成本。

加入不同含銅量的洗滌前液對Lix984N負(fù)載有機(jī)相進(jìn)行洗滌，洗滌后的Lix984N有機(jī)相，再經(jīng)過200 g/L的硫酸反萃，反萃后液中的鐵明顯呈現(xiàn)遞減趨勢，銅呈現(xiàn)遞增趨勢。反萃后的有機(jī)相中銅和鐵含量基本維持穩(wěn)定，通過數(shù)據(jù)也能看出，酸化含銅液洗滌Lix984N負(fù)載有機(jī)相時，可以置換掉Lix984N負(fù)載有機(jī)相中的鐵離子。

加入不同含銅量的洗滌前液洗滌后的Lix984N有機(jī)相，再經(jīng)過貧銅反萃，反萃后液中的鐵呈現(xiàn)遞減趨勢，銅呈現(xiàn)遞增趨勢。反萃后的有機(jī)相中負(fù)載的銅呈現(xiàn)遞增趨勢，鐵呈現(xiàn)遞減趨勢。

可以看出Lix984N負(fù)載有機(jī)相在經(jīng)過酸化含銅液洗滌時，無論在硫酸或貧銅反萃條件下，反萃后液規(guī)律基本一致。而Lix984N有機(jī)相負(fù)載差別較大。對此的解釋可能為反萃前液中含銅不同，使Lix984N有機(jī)相與液相中的銅達(dá)到平衡有關(guān)。針對這種情況可以認(rèn)為并不是洗滌前液中含銅越高越好，要選擇適量的含銅洗滌前液，否則會因?yàn)榉摧秃驦ix984N有機(jī)相中負(fù)載銅過高而影響到鎳電解液中萃取除銅效果。

3 結(jié)論

(1)Lix984N洗滌前液中加入適量的銅，可以有效抑制銅電積液中的鐵，比酸化清水洗滌Lix984N負(fù)載有機(jī)相的除鐵效果更明顯。

(2)根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，Lix984N洗滌前液中不適合加入過多的銅，雖然對抑制銅電積液中的鐵起到明顯作用，但是加入過多銅后，洗滌后液中的銅含量同樣比較高，造成成本的浪費(fèi)，并且對回收銅不利，本文通過試驗(yàn)建議洗滌前液中含銅控制在4 g/L左右為宜，不宜過高。

(3)對于Lix984N萃取劑來說，盡量達(dá)到銅飽和負(fù)載狀態(tài)，減少出現(xiàn)萃取更多雜質(zhì)的情況，同樣可以減少由Lix984N有機(jī)相帶入到銅電積液中的雜質(zhì)。

(4)大多數(shù)廠家是采用循環(huán)利用方式，銅電積液經(jīng)過銅電積后，電積后液用于反萃Lix984N，故本文建議采用電銅貧液直接配置Lix984N洗滌前液，不僅可以形成鐵的開路，同時還可以有效抑制銅電積液中的鐵。

(5)相關(guān)資料顯示，Lix984N在連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)中，開始Cu2+的萃取率比Fe3+高的多，但長期運(yùn)轉(zhuǎn)后，F(xiàn)e3+的萃取率比Cu2+還要高，尤其是像本廠這種混鹽萃取條件下，有Cl-存在的情況下，Cl-與Cu形成絡(luò)合陰離子，Lix984N萃取除銅時更加困難，導(dǎo)致Fe3+更加容易萃取，從而影響電積銅液的質(zhì)量，故在洗滌前液中加入銅離子除去Lix984N負(fù)載有機(jī)相中的鐵是行之有效的方法之一。

[1] 朱祖澤，賀家齊.現(xiàn)代銅冶金學(xué)[M].科學(xué)出版社，2003.

上海微系統(tǒng)所發(fā)現(xiàn)鍺基石墨烯取向生長物理機(jī)制

中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所信息功能材料國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室SOI材料與器件課題組在鍺基石墨烯的取向生長機(jī)制方面取得進(jìn)展。研究人員發(fā)現(xiàn)襯底表面原子臺階對于石墨烯取向生長的重要性，并且與華東師范大學(xué)合作借助于第一性原理DFT理論計(jì)算分析得到石墨烯單晶疇在(110)晶面的鍺襯底上取向生長的物理機(jī)理，為獲得晶圓級的單晶石墨烯材料奠定了實(shí)驗(yàn)與理論基礎(chǔ)，有助于推動石墨烯材料真正應(yīng)用于大規(guī)模集成電路技術(shù)。相關(guān)研究成果發(fā)表在NanoLett.,2016,16(5),pp3160-3165上。

石墨烯憑借其優(yōu)異的電學(xué)性能被人們認(rèn)為是后硅CMOS時代最有競爭力的電子材料之一，SOI材料與器件課題組于2013年在國際上首次實(shí)現(xiàn)了用鍺基襯底CVD法生長大尺寸連續(xù)單層石墨烯，實(shí)現(xiàn)了石墨烯與半導(dǎo)體的集成。韓國三星公司在此基礎(chǔ)上將鍺基石墨烯的研究工作推廣至單晶晶圓級別，在(110)晶面的鍺襯底上通過生長一系列取向相同的石墨烯單晶疇進(jìn)而無縫拼接為晶圓級的高質(zhì)量單晶石墨烯材料，然而相關(guān)取向生長的物理機(jī)制一直不明確。SOI課題組研究人員發(fā)現(xiàn)在原子臺階密度高的鍺襯底表面上生長的石墨烯晶疇通常位于臺階邊緣，并且具有高度取向性；而在經(jīng)過高溫退火處理平坦的表面上生長的石墨烯取向性差。通過第一性原理DFT理論計(jì)算發(fā)現(xiàn)鍺原子與碳原子在臺階邊緣處形成的強(qiáng)烈的Ge—C化學(xué)鍵以及兩者的晶格匹配關(guān)系決定了石墨烯晶疇的取向性。對于石墨烯取向一致機(jī)理的研究，有助于加深對CVD生長石墨烯的過程中微觀機(jī)制的了解，推動石墨烯真正應(yīng)用于微電子領(lǐng)域。

Discussion on iron removal method by washing load Lix984N

LI Hong-biao

After copper stripping for Lix984N, the iron content in copper electrolyte is too high. The accumulation of iron in copper electrolyte will reduce conductivity of electrolyte but increase viscosity and density of electrolyte, which will affect the operation cost. The paper introduces the method by adding an appropriate amount of copper into the solution before washing, which displaces iron in organic phase of Lix984N load, aimed at reducing iron accumulation in copper electrolyte.

Lix984N; iron; copper; washing solution

李洪標(biāo)(1983—)，男，吉林盤石人，工程師，從事生產(chǎn)技術(shù)管理工作。

2015-09-14

2016-04-15

TF811

B

1672-6103(2016)04-0079-03