改善的金屬溶劑提取試劑及其用途制造技術(shù)

描述了試劑組合物，其生產(chǎn)方法及其使用方法。特別地，提供包含具有烷基取代基的醛肟和酮肟的試劑組合物。還提供使用這些試劑組合物回收金屬的方法。

Improved metal solvent extraction reagent and its use

Reagent compositions, production methods and methods of use are described. In particular, reagent compositions containing aldoxime and ketoxime having alkyl substituents are provided. A method for recovering metals using these reagent compositions is also provided.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
改善的金屬溶劑提取試劑及其用途本申請是由考格尼斯知識產(chǎn)權(quán)管理有限責(zé)任公司的專利技術(shù)專利申請CN201610087866.X(其為2012年2月24日提交的國際申請?zhí)枮镻CT/US2012/026549的專利技術(shù)名稱為“改善的金屬溶劑提取試劑及其用途”的國際申請的分案申請，該國際申請的國家申請?zhí)枮?01280019885.9)的分案申請。
本專利技術(shù)一般性地涉及提取冶金領(lǐng)域。特別地，本專利技術(shù)涉及金屬溶劑提取方法和試劑。
技術(shù)介紹
幾千年來已使用銅和它的金屬合金。銅以及多種其它金屬的重要性導(dǎo)致持續(xù)地研究更有效且多產(chǎn)的獲取方法。銅提取的一種方法為與溶劑提取結(jié)合的瀝取方法，以及最后通過電解制取而制備銅。瀝取通常通過將礦石成堆堆疊在準(zhǔn)備的墊料上或者將它堆疊在小設(shè)備室中而進(jìn)行。然后應(yīng)用硫酸溶液，并當(dāng)酸溶液通過堆滴下時，銅從巖石中溶解。收集所得帶有銅的溶液(富瀝取溶液或PLS)，然后轉(zhuǎn)移至溶劑提取裝置中，在那里通過強(qiáng)力混合而使它與包含溶于煤油類烴稀釋劑中的提取劑的有機(jī)溶液接觸。在該提取中，銅(作為銅離子)轉(zhuǎn)移至有機(jī)相中，在那里它與提取劑形成螯合物類型配合物。在接觸以后，使水和有機(jī)相的混合物分離。貧銅水溶液(提余液)離開溶劑提取裝置，并將有機(jī)相轉(zhuǎn)移至汽提中，在那里使它與強(qiáng)酸溶液接觸。在汽提中，銅離子轉(zhuǎn)移至水相中且質(zhì)子轉(zhuǎn)移至有機(jī)相中。使現(xiàn)在的貧銅有機(jī)相返回提取中以再使用。將富銅水性汽提溶液(富含金屬或富電解質(zhì))轉(zhuǎn)移至電解制取(electrowinning)中。在電解制取中，將銅作為金屬由溶液電鍍在陰極上，且水在陽極上分解以形成氧和質(zhì)子作為酸。取決于現(xiàn)場的氣候條件、礦石堆或坑的尺寸和排清率，進(jìn)入裝置中的PLS的溫度可以為約10至約30℃。因此，提取中的溫度通常為約20-25℃，且汽提中的溫度可以為約30-35℃。電解制取池中的溫度通常為約45℃，通過引用并入本文中。該酸瀝取方法也可用于其它金屬。另外，用氨瀝取可類似地進(jìn)行。氨與銨鹽(如碳酸銨或硫酸銨)的組合已在商業(yè)規(guī)模上用于瀝取銅金屬(再循環(huán)應(yīng)用)、氧化銅礦和硫化銅礦。氨瀝取也可應(yīng)用于其它金屬如鎳和鋅。用于這類方法中的試劑通常應(yīng)具有某些品質(zhì)。重要特征的實(shí)例為反應(yīng)速率、相分離和試劑穩(wěn)定性。液體離子交換試劑中的有用特性的詳細(xì)討論在InternationalSolventExchangeConferenceSeptember1977提出的Swanson，“LiquidIonExchange:OrganicMoleculesforHydrometallurgy”中得到。使用幾種提取試劑，包括一些酚類肟提取劑。在這些中，使用5-壬基水楊醛肟、S-壬基-2-羥基苯乙酮肟和5-十二烷基水楊醛肟。然而，在某些使用條件下，目前的試劑不理想且具有仍未完全解決的問題。例如，這些醛肟非常緊密地結(jié)合銅，且僅一小部分銅可在汽提中在用作汽提介質(zhì)的貧電解質(zhì)中酸和銅含量的商業(yè)上常用條件下被回收。為使汽提最大化，技術(shù)人員通常將熱力學(xué)改進(jìn)劑加入提取劑中。作為選擇，可配制具有不同的相對提取劑濃度的提取劑，其比標(biāo)準(zhǔn)醛肟本身顯著更好地汽提。使用醛肟和酮肟的混合物，并證明酮肟充當(dāng)提取劑以及熱力學(xué)改進(jìn)劑。然而，經(jīng)汽提的有機(jī)相的銅含量低于基于單獨(dú)肟的汽提行為的考慮所預(yù)期的。另一常見問題是借助化學(xué)水解成相應(yīng)的酮或醛而導(dǎo)致的提取劑損失(也稱為降解)。有機(jī)相中水解產(chǎn)物的濃度提高直至形成速率等于夾帶中的損失速率。進(jìn)行水解的速率取決于體系的酸濃度和溫度。目前的試劑由于水解而不能適當(dāng)?shù)刈饔谩９I(yè)中的一個趨勢是通過濕法冶金路線而不是熔煉處理初級硫化銅濃縮物。這些方法導(dǎo)致非常熱的瀝取溶液產(chǎn)生。供入銅溶劑提取方法中的溶液在35-50℃或更高的溫度下。當(dāng)氧化物礦極其富饒時，還存在較高的溫度，例如來自DemocraticRepublicoftheCongo的礦石。通常將它們用硫酸浸提或攪拌瀝取。瀝取反應(yīng)是非常放熱的，導(dǎo)致溫度比典型的堆或坑瀝取操作更高的提取用PLS。較高的溫度產(chǎn)生顯著更高的肟提取劑水解速率。這導(dǎo)致相對于典型的堆或坑瀝取操作，水解產(chǎn)物在回路有機(jī)物中非常高水平的累積。由于較高的降解速率，降解產(chǎn)物的含量可達(dá)到與回路有機(jī)物中的肟濃度100％一樣高的水平。這產(chǎn)生有機(jī)相的密度和粘度顯著提高，其又反映在較慢的相分離和較高的夾帶中。現(xiàn)有技術(shù)的另一問題是具有與鐵相比的銅選擇性。銅/鐵選擇性對一些溶劑提取/電解制取體系而言非常重要。轉(zhuǎn)移至電解制取體系中的鐵對電解質(zhì)中銅的加工具有負(fù)面影響。當(dāng)鐵離子的濃度提高時，電流效率實(shí)質(zhì)性下降。除電流效率下降導(dǎo)致的成本外，存在另外泄放該體系以控制鐵濃度的附加成本。泄放電解質(zhì)導(dǎo)致加入以保護(hù)鉛陽極的鈷濃度(還有它添加劑)降低，且這可能是電解制取裝置中的大花費(fèi)。當(dāng)硝酸鹽存在于PLS或汽提溶液中時，也可改進(jìn)目前的試劑技術(shù)。PLS或汽提溶液中的硝酸鹽可導(dǎo)致侵襲酚類肟，導(dǎo)致環(huán)硝化以形成相應(yīng)的3-硝基醛肟或酮肟。硝基肟是極強(qiáng)的銅螯合劑。它們不能在通常的裝置條件下汽提，導(dǎo)致凈轉(zhuǎn)移的損失。這類問題討論于Virnig等人，“EffectsofnitrateoncopperSXcircuits:Acasestudy”，ProceedingsCopper2003-Cobre2003，VolVI-HydrometallurgyofCopper(Bookl)，P.A.Riveros，D.Dixon，D.B.Dreisinger，J.Menacho編輯；CanadianInstituteofMining，MetallurgyandPetroleum；Montreal,Quebec，加拿大；2003，第795-810頁中。試圖處理該硝化問題。例如提出將較低分子量苯酚作為犧牲品加入提取劑配制劑中。苯酚比肟更容易硝化，且只要存在任何苯酚，就可保護(hù)肟。然而，當(dāng)苯酚被消耗時，就會發(fā)生肟的硝化。又一問題涉及目前用于從氨溶液中提取銅和鎳的肟。在涉及從氨中提取鎳或銅的應(yīng)用中，技術(shù)人員通常發(fā)現(xiàn)有機(jī)物通過肟的水解而降解是個問題。在這種提取期間，所得配合物帶有一些化學(xué)結(jié)合的氨，這是不理想的。氨轉(zhuǎn)移至汽提中，在那里它消耗酸以形成相應(yīng)的銨鹽，所述銨鹽在電解質(zhì)循環(huán)中隨時間過去而累積并可導(dǎo)致不溶性鹽如硫酸銨鎳的形成，其可導(dǎo)致管線等的阻塞。因此，需要解決這些問題中的一個或多個的試劑和/或方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
概述本專利技術(shù)一方面涉及包含至少兩種肟的混合物的試劑組合物：具有下式所示結(jié)構(gòu)的第一肟：其中R5為C1-22線性或支化烷基；R1為C1-22線性或支化烷基或鏈烯基、C6芳基或C7-22芳烷基；R2-R4獨(dú)立地為氫、鹵素、線性或支化C6-12烷基，OR6，其中R6為C1-22線性或支化烷基、C2-22線性或支化鏈烯基、C6芳基或C7-22芳烷基；和和具有下式所示結(jié)構(gòu)的第二肟：其中R5為C1-22線性或支化烷基；R1為氫；R2-R4各自獨(dú)立地為氫、鹵素、線性或支化C6-12烷基，OR6，其中R6為C1-22線性或支化烷基、C2-22線性或支化鏈烯基、C6芳基或C7-22芳烷基。在一個實(shí)施方案中，第一肟為3-甲基酮肟且第二肟為3-甲基醛肟，且試劑組合物包含約85:15至約25:75的酮肟:醛肟摩爾比。在一個或多個實(shí)施方案中，對至少一種肟而言，R3為C8-12線性或支化烷基。在特定實(shí)施方本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
從含硝酸鹽水溶液中提取金屬的方法，所述方法包括：使含有溶解的金屬價值物的含硝酸鹽水溶液與包含水不溶混性溶劑和試劑組合物的有機(jī)相接觸以將至少一部分金屬價值物提取到有機(jī)相中以提供所得富金屬有機(jī)相和所得貧金屬水相，所述試劑組合物包含具有下式所示結(jié)構(gòu)的酮肟或醛肟：

【技術(shù)特征摘要】
2011.02.25 US 61/446,8781.從含硝酸鹽水溶液中提取金屬的方法，所述方法包括：使含有溶解的金屬價值物的含硝酸鹽水溶液與包含水不溶混性溶劑和試劑組合物的有機(jī)相接觸以將至少一部分金屬價值物提取到有機(jī)相中以提供所得富金屬有機(jī)相和所得貧金屬水相，所述試劑組合物包含具有下式所示結(jié)構(gòu)的酮肟或醛肟：其中對于酮肟，R1為CH3，R3為C8-12烷基，R2和R4為氫，R5為甲基；對于醛肟，R1為氫，R3為C8-12烷基，R2和R4為氫，R5為甲基；將所得富金屬有機(jī)相與所得貧金屬水相分離；和從富金屬有機(jī)相中回收金屬價值物。2.權(quán)利要求1所述的方法，其中酮肟具有下式結(jié)構(gòu)：3.權(quán)利要求1所述的方法，其中醛肟具有下式結(jié)構(gòu)：4.權(quán)利要求1所述的方法，其中所述金屬選自銅、鉬、鈾、稀土金屬、及其組合。5.權(quán)利要求4所述的方法，其中所述金屬為銅。6.權(quán)利要求1所述的方法，其中含硝酸鹽水溶液具有3g/l至30g/l的硝酸鹽濃度。7.權(quán)利要求1所述的方法，其中含硝酸鹽水溶液含有濃度為1g/l至30g/l的氯化物。8.權(quán)利要求1所述的方法，其中含硝酸鹽水溶液的pH為0.6至2.0。9.從水溶液中回收金屬的方法，所述方法包括：使含有選自鉬、鈷、鎳、鋅和鐵的至少兩種金屬的水溶液與有機(jī)溶劑和含肟試劑組合物在選擇用于提取第一金屬的pH下接觸，所述含肟試劑組合物包含具有下式所示結(jié)構(gòu)的酮肟或醛肟：其中對于酮肟，R1為CH3，R3為C8-12烷基，R2和R4為氫，R5為甲基；對于醛肟，R1為氫，R3為C8-12烷基，R2和R4為氫，R5為甲基；和將第一金屬與溶液分離。10.權(quán)利要求9所述的方法，其中酮肟具有下式結(jié)構(gòu)：并且該至少兩種金屬選自鎳、鉬和鈷。11.權(quán)利要求9所述的方法，其中醛肟具有如下結(jié)構(gòu)：12.權(quán)利要求9所述的方法，其中所述pH范圍為1至7。13.權(quán)利要求9所述的方法，其中所述pH使用硫酸或氫氧化銨水溶液調(diào)整。14.權(quán)利要求9所述的方法，其中所述第一金屬是鎳，pH為4。15.權(quán)利要求9所述的方法，其中所述第一金屬是鈷，pH為5至7。16.權(quán)利要求9所述的方法，其中所述第一金屬是鉬，pH為1至3。17.權(quán)利要求9所述的方法，其中所述第一金屬是鎳，pH為4至7。18.權(quán)利要求9所述的方法，其中所述第一金屬是鈷，pH為6。19.權(quán)利要求9所述的方法，其中所述第一金屬是鉬，pH為1至3。20.在升高的溫度下從含金屬水溶液中回收金屬的方法，所述方法包括：使含金屬水溶液與包含水不溶混性溶劑和試劑組合物的有機(jī)相接觸以將至少一部分所述金屬提取到有機(jī)相中以提供富金屬有機(jī)相和貧金屬水相，所述試劑組合物包含具有下式所示結(jié)構(gòu)的酮肟或醛肟：其中對于酮肟，R5為C1-22線性或支化烷基；R1為C1-22線性或支化烷基或鏈烯基、C6芳基或C7-22芳烷基；R2-R4各自獨(dú)立地為氫、鹵素、線性或支化C6-12烷基，OR6，其中R6為C1-22線性或支化烷基、C2-22線性或支化鏈烯基、C6芳基或C7-22芳烷基；對于醛肟，R5為C1-22線性或支化烷基；R1為氫；R2-R4各自獨(dú)立地為氫、鹵素、線性或支化C6-12烷基，OR6，其中R6為C1-22線性或支化烷基、C2-22線性或支化鏈烯基、C6芳基或C7-22芳烷基；將所得富金屬有機(jī)相與貧金屬水相分離；和從富金屬有機(jī)相中回收金屬。21.權(quán)利要求20所述的方法，其中對于酮肟，R5為甲基。22.權(quán)利要求20所述的方法，其中對于酮肟，R3為壬基。23.權(quán)利要求20所述的方法，其中酮肟具有如下結(jié)構(gòu)：24.權(quán)利要求20所述的方法，其中對于醛肟，R5為...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：M·維爾尼格，J·班德爾，N·C·艾默里奇，
申請(專利權(quán))人：考格尼斯知識產(chǎn)權(quán)管理有限責(zé)任公司，
類型：發(fā)明
國別省市：德國,DE