湿法冶金工艺中的除油技术

湿法冶金工艺中的除油技术

摘要：湿法冶金生产过程中，通常都会使用混合澄清槽、离心萃取器、萃取塔

等设备来实施大规模连续萃取及两相的混合与分离。这种生产工艺通过设备分离

后的水相溶液会含有一定量的油相，因为普通的萃取剂有着一定的亲水性，所以

不仅会导致大颗粒油无法及时澄清，而且也会有少量油以稳定的乳化态或者是溶

解态留在料液中。如果不能及时有效的清除水相中夹杂的油，就会增加萃取剂的

浪费，甚至也会影响到后续工艺的正常生产，从而影响冶金产品的质量。另外残

留在水相中的油也会在废水中积累，最终会给污水处理工作带来不利影响，鉴于此，笔者从油相组成及形成原因出发，针对湿法冶金工艺中的出油技术进行研究

分析，以供参考。

关键词：湿法冶金；溶剂萃取；除油技术

1油相组成及形成原因

溶剂萃取水相中的油相组分更加复杂，水相夹带的油不是单纯的萃取剂油相

残留，而是含有多种萃合物的复杂有机成分，所以萃取体系除油需要从油相的组

成着手进行研究。

湿法冶金中常用的萃取剂按酸碱性可分为酸性、碱性及中性萃取剂。在酸性

萃取体系中，酸性磷类萃取剂、螯合类萃取剂和羧酸型萃取剂的萃取都是通过萃

取剂中活性基团上的阳离子与料液中的金属阳离子发生交换实现的，萃合物为含

金属阳离子的萃取剂大分子。萃取体系水相中夹带的油相的主要成分是未萃取的

萃取剂分子、稀释剂、极性改性剂及萃合物。萃取剂在长期使用后会存在一定程

度的降解，所以水相夹带的油相组分中还有微量的长碳链有机物分子。其中，酸

性磷类萃取剂的功能基团是以P为中心原子的基团，按路易斯酸碱理论属于硬酸，而H?0属于硬碱，二者具有一定亲和力，容易形成配合物，所以萃取剂具有一定

的亲水性。该体系中的溶解油含量不容忽视。

中性萃取剂的萃合物都以中性分子形式与萃取剂结合。萃取过程是金属阳离

子与配体阴离子生成配合物大分子，再与萃取剂分子结合生成萃合物。该萃取体

系中夹带的油相中所含的是配合物大分子、萃取剂、少量稀释剂及改性剂。

碱性萃取剂的萃取是以离子缔合形式实现。萃取时金属以配阴离子形式存在

于溶液中，萃取剂与质子或水合成质子形成大阳离子，两者构成疏水性离子缔合体。常用的该类萃取剂以N263、N235为代表，其功能基团是以N为中心原子的

基团，属于硬酸，也会与属于硬碱的H?O形成配合物。同样会有相当一部分萃取

剂以溶解油形式存在于水相中。

2常用除油方法

2.1生化处理法

生化处理法是一种新兴的末端除油方法，是利用微生物的代谢作用分解有机

污染物使油相降解实现除油。

目前比较成熟的生物处理法有活性污泥法和生物膜法。活性污泥法是利用活

性污泥中的微生物对有机物的富集作用实现深度除油，但生物处理法对进水水质

要求较高，要求水质、水量稳定，波动小。生物膜法是利用膜反应器比表面积较

大的原理将微生物附着于填充料表面，在废水流经填充物时，利用微生物富集水

中的有机物并使其降解而实现除油。生物膜法处理效率较高、基建费用稍低，但

运行成本较高，对管理的要求也较高。

对于有色冶金萃取体系，生物处理法由于其对料液的稳定性要求较高，通常

其BOD/COD的值很难达到可生物降解的范围，同时经过生物处理后的水溶液体

系可能发生改变，因此不适用于萃取中段料液除油，但由于生化法能达到很好的COD去除效果，所以，出口水质要求高的水相除油可以考虑采用。

2.2高级氧化法

由于萃取工艺中的水相往往是高盐度溶液，如某企业萃余液中钴质量浓度在50g/L以上，所以不宜采用生化法处理。化学降解法通过不同的方式使油相组分

发生氧化反应分解碳、氮氧化物，进而实现除油。常用的高级氧化法有臭氧催化

氧化法、芬顿氧化法和电解氧化法。臭氧催化氧化法是用臭氧作为氧化剂，使有

机物氧化，实现有机物降解；芬顿氧化法则采用Fe2+和H?0?作氧化剂，二者共

同作用降解有机物；电解氧化法则采用直流电作用于料液，通过阳极提供电子强

化有机物氧化反应过程，实现降解除油。但是高级氧化法除油的设备成本和运行

成本都相对偏高。

2.3膜分离法

膜分离法是一种新兴的油水分离法，是利用膜的选择性实现除油。常用的除

油膜按孔径大小可分为微滤膜、超滤膜、反渗透膜和纳滤膜等。常用的膜材料包

括有机高分子材料、无机材料、有机无机复合材料。按照膜表面性质可分为超疏

水超亲油膜和超疏油超亲水膜2类。疏水亲油膜或亲水疏油膜都在除油过程中通

过膜材料对油和水的润湿性的不同而实现选择性透过。膜的孔径大小决定了油的

处理效率和除油效果，微滤和超滤膜比较适合处理含油污水，这2种膜通常被制

作成中空纤维膜，有较好的除油效果。膜处理法的优势在于不需向料液中添加试剂，不产生污泥，设备费用低。为了优化除油效果防止膜污染，通常采用增加涂层、优化结构的方式改善膜性能。

目前，膜技术日渐成熟，但依然存在膜造价昂贵、寿命较短及处理量较小等

现实问题，料液通常需要经过预处理才能进人膜设备。对于冶金萃取除油，通常

每批料液成分都有一定差别，对膜组件损耗较大；同时萃取过程中料液通常是高

盐度溶液，油相组成比较复杂，在除油过程中更容易发生膜污染甚至膜中毒；高

浓度金属盐更容易在膜表面结晶。所以，膜除油技术在有色冶金萃取领域的应用

还有待进一步发展才能实现。

2.4吸附法

吸附法适用于处理废水中的微量油。利用吸附材料的多孔结构和比表面积大

的特性，将废水中的油吸附在材料表面可以实现油水分离。吸附剂有炭吸附剂、

无机吸附剂和有机吸附剂。吸附材料通常要求吸油量大、吸水量小、吸油速度快，同时还要求能重复使用，压缩回弹性好。目前，国内冶金企业常用的深度除油方

法是采用活性炭、粉煤灰、膨润土等易于获得、设备成本低廉的无机活性材料进

行吸附，这些传统材料虽然能达到良好的除油效果，但再生难度大，长期运行成

本高，同时会产生大量固体废弃物。

吸附法的优势在于不受料液限制，对于冶金料液的萃取除油，能较好地吸附

水中夹带的乳化油和溶解油。其中复合材料吸附法因具有较好的反洗再生能力，

运行成本较低，具备替代目前工业中主流的活性炭吸附法的潜力，在料液除油方

面有广阔的应用前景。

2.5联合处理法

联合处理法是多种常用除油方法的有机结合，利用各种除油方法的优势实现