液体膜分离技术在冶金中的应用现状.pdf

第3O卷第5期膜科学与技术Vol_3ONo．52010年1O月MEMBRANESCIENCEANDTECHNOIoGY·Oct．2010液体膜分离技术在冶金中的应用现状张启修(中南大学冶金分离科学与工程研究所，长沙410083)摘要：通过大量典型案例，从提升传统冶金工艺的技术水平等五个方面介绍了膜分离技术在冶金工业中实现节能、减排、降耗方面的重要作用．指出提高对膜技术的重要性的认识及开发更多能满足冶金工业需要的特种功能膜是在冶金领域深入推广膜技术的关键．关键词：膜；冶金；应用；节能中图分类号：TQ028．8文献标识码：A文章编号：1007—8924(2010)05—0001—09近几年随着固体功能膜种类的增多、质量的提离子的特性使铁截留．如果每分钟排出的贫电解液高及在许多行业的成功应用，促使许多冶金企业及以238．5L，截留液中铁含量每天为248．3kg，截留膜公司对在冶金工业中应用膜分离技术处理各种溶液的量为每分钟6O．1L，铜、钴离子截留率低，部分液引起了重视，在国内外出现了许多令人振奋的应透过膜回收，从而使铜、钴的回收率分别提高51用案例及研究成果．和429／5，详见表1．冶金工业中涉及的中高压锅炉水处理、生活小表1各组分通过纳滤膜的截留率区生活污水处理回用等方面的需求与其它行业相％ble1Therejectionofelementsbynano-filtrationmembrane比，在工艺技术上一般并无什么特殊之处，因此本文不准备在这些方面花费笔墨，仅对应用膜技术解决具有行业特色问题方面做一个大致的概括．1用膜技术提升传统冶金工艺的技术1．1湿法炼铜领域*截留率一[(1-p)／F]×100％湿法炼铜已成为铜冶炼工业的一个重要分支，北美铜矿应用一套每分钟246．1L的纳滤膜装置处理贫电解液的投资效益分析列入表2．世界铜产量的2O～30目前使用湿法工艺生产．尽管以浸出一萃取一电积工艺组成的现代湿法炼铜表2纳滤膜处理贫电解液的投资效益分析Table2Investmentbenefitsoftreatingpoorelectrolyte工艺是一个很先进的工艺，但用膜技术可将其技术bynano-filtrationmembrane水平提升至一个新的高度．项目单位成本效益(每天戍1．1．1处理贫电解液回收Co804(6．08kg／d)51．2美元／kg315美元湿法炼铜工艺中，尽管萃取作业有很高的铜铁回收铜(4291kg／d)0．11美元／kg475美元选择性，但随反萃液电积循环次数增加，电解贫液中回收的浓酸(26139kg／d)0．044美元／kg不增益回收的水(90．85L／min)5．283×10美元／L7O美元的铁含量也会积累，为此仍必须定期抽出部分电解回收的热(15．9GJ)10美元／J3O美元液进行除铁，以维持电解液中铁含量在一个允许的操作成本3．96×10美元／L122美元水平之内．但这样势必会损失其中的铜以及在电解每天净节约开支768美元液中添加的钴，为此北美铜矿采用纳滤(NF)膜处理每年净节约开支280320美元投资成本1．45美元／(d·L)446000美元贫电解液．利用三价铁离子的截留率大于二价铜、钴投资回收期19个月收稿日期：2010—06—21作者简介：张启修(1938一)，武汉市人，教授，研究方向：冶金分离科学与工程，电话：[phone]·2··膜科学与技术第3O卷1．1．2控制水量平衡及浓缩铜如果截留液与透过液的体积各占50，且透过液体北美铜矿山，由于雨水及雪的稀释作用及蒸发积与原流程排出的萃余液相等，但由于透过液的铜量小，萃余液返回浸出造成水量过剩，故不得不排出含量很低，再用石灰中和时，石灰用量大为减少，铜部分萃余液用石灰法从pH2中和至pH7，因而造的损失也大大降低．新老工艺流程对比示于图1，操成了金属铜的损失．为此采用NF工艺处理浸出液，作成本对比列入表3．电铜泥浆送尾砂坝泥浆送尾砂坝原工艺新工艺图1北美铜矿山两种工艺路线比较Fig．1ComparisonoftwoprocessestoextractcopperfromcoppermineinNorthAmerica表3原工艺与采用纳滤膜技术的操作成本比较水中提锂的合理工艺一直是比较难的一个课题，如Table3TheSOnofoperationcostbetweentwoprocesses果应用膜技术与其它工艺相配合，有可能使从盐湖作成本石灰沉淀法纳滤膜法水中提锂工艺更简单合理．例如应用无机离子交换(处理量1101L／min)剂可选择性从盐湖水中吸附锂，但由于交换剂容量石灰(130美元／t)／美元253678低，锂的原子量又小，故得到的LiC1溶液浓度很低，其他消耗(动力、絮(13g／L石灰)(O．4g／L石灰)凝剂、滤袋等)／美元3