萃取-电积已成为湿法炼铜的主要工艺。在处理氧化铜矿堆浸和低品位硫化铜矿细菌堆浸方面具有明显优势；

(1)可以直接获得高纯度的阴极铜；

(2)溶液闭路循环，排放的废液最少，大大减少了环境污染；

(3)原料消耗低，浸出液剩余硫酸得到充分利用，特别是铜浸出消耗的硫酸可以得到补偿，大大降低了铜堆浸的酸耗；

(4) Cu2+可以从铜浓度很低(1g∕L)的浸出液中富集到适合电积的高浓度溶液(30 ~ 50g·∕l)；并与杂质如铁、钴、镍、铅、锌等分离。

(5)工艺流程短，浸出背差小，回收率高；

(6)运行成本低，生产成本低。

萃取-电积法的缺点是资金投入大，电耗高，技术性强，操作要求严格。

表1是国内外铜矿堆浸-萃取-电积的案例数据。

表1国内外铜矿堆浸-萃取-电积主要指标

序列号

一、铜萃取-电沉积的方法和原理

目前，工业上广泛使用的铜萃取剂是螯合异羟肟酸类化合物。在反应过程中，一个Cu2+与两个螯合剂结合形成螯合分子。人们把这种萃取看作阳离子交换过程，即浸出液中的一个Cu2+与两个螯合剂的H+进行交换，使萃余液的酸度增加。从理论上讲，堆浸中铜浸出所消耗的硫酸，由于萃取过程中Cu2+的萃取，会返回萃余液中作为堆浸的浸出剂。因此，如果矿石只含铜，堆浸不应消耗硫酸。相应的反应如下:

从铜中浸出cusio 3·2h2o+h2so 4·cuso 4+SiO 2+3H2O

铜提取硫酸铜+2hr 2cu+硫酸

铜堆浸过程中消耗的硫酸主要是由矿石中含有的铁、铝、钙、镁和碳酸盐等杂质引起的，如

Fe2O3+3H2SO4 Fe2(SO4)3+3H2O

碳酸钙+硫酸硫酸钙+H2O+二氧化碳

萃取剂在萃取过程中给出的酸实质上来自于反萃-电积过程，即在铜的电积过程中，电解生成水。

硫酸铜+H2O铜+氧+硫酸根离子的电沉积

铜剥离h2so 4+r2cuso 4+2hr

(1)铜提取

从上面的讨论可以看出，萃取铜时会产生硫酸，所以萃取要在低酸性介质中进行；而反萃取是在高酸性介质中进行的，是一个可逆过程。

Cu2++(水相)++2HR(有机相)R2Cu(有机相)+2h+(水相)

铜提取的分配系数d =

当萃取体系不变，温度不变时，分配系数可以用萃取等温曲线来表示，一般称为萃取平衡曲线，反萃取也是如此。如图1所示。

图1 LiX6N萃取和反萃铜的等温线

从图1可以看出，当堆浸溶液中Cu2+的浓度为2g∕L，pH=2为2时，如果要求萃余液中Cu2+的浓度为0.2g∕L，经过多级萃取，饱和有机相中Cu2+的浓度可以达到2.6g∕L，此时铜的萃取率为90%，铜的分配系数为11。用180g∕L硫酸反萃，电积原液中Cu2+浓度为45g∕L，贫有机相中Cu2+浓度为0.17g·∕·l，通过萃取-反萃工艺，铜富集了22.5倍。

(2)铜电解沉积

向电解槽中的硫酸铜溶液施加直流电，使Cu2+以金属铜的形式沉积在阴极上的过程称为铜电解沉积。在这一过程中，阳极是不可溶的铅银(锑)合金板。如果阳极是可溶的粗铜，这个过程叫做铜的电解精炼。

在铜电沉积过程中，在两极会发生以下反应

阴极Cu2++2ecu

阳极H2O-2eo2+2h+

电解沉积过程中的电极电位为

e = eφ-=-0.89+0.0318 LG

因为铜电沉积是在高酸中进行的，≄ L，铜离子约为45g∕L，≄ 0.L .由上式可以计算出铜电沉积的理论分解电压为-0.92 V，阳极上氧气的过电压约为0.5V，加上电解液和导电部分的电压降，因此，在实践中，铜电积的槽电压为1.8 ~ 2.5 V，铜电积的槽电压高，但电流效率低，一般为72% ~ 92%，因此铜电积的电耗高达1700 ~ 2500kwh∕TCU，约为铜电积的10倍，成为铜电积的最大弱点。

电流效率是电积的主要技术经济指标之一。它是指阴极上实际沉积的金属量与根据法拉第定律计算的理论沉积金属量之比。以铜为例，根据法拉第定律，理论沉积量(Q)与电流密度、极板面积和电沉积时间成正比，即

Q=1.186DkSt×10-3kg

式中，dk——电流密度，a/m2；

s——阴极板面积，m2；

1.186——铜的电化学当量，千克∕·安培·小时；

t-电沉积时间，h。

在实际生产中，沉积在阴极上的金属量低于理论值。

二、铜萃取-电积操作流程及注意事项

(1)铜提取过程

提取设备一般采用多级逆流混合澄清器。萃取参数，如萃取顺序、有机相萃取剂浓度、混合室两相接触时间、澄清室分相时间、两相相比等。，是通过实验选择的。提取效率取决于提取系统的性质和设计的混合澄清器的阶段效率。在提取系统固定的情况下，主要取决于设备的设计水平和加工质量。

铜萃取中两相的流动方向和过程如图1所示。

图1铜提取过程示意图

从图1中可以看出，铜浸出溶液和有机相在混合澄清器中反向移动。铜浸出液从一级混合室底部进入，与二级澄清室溢出的有机相混合实现萃取；搅拌不仅使两相均匀混合，而且将混合液体排入澄清室，并使两相静置分层。一级混合萃取后，铜浸出液与有机相混合，然后排入一级澄清池分层，再从一级澄清池底部进入二级混合室，如此逐渐，直至从四级澄清池底部排出，成为萃余水相，返回成为堆浸的浸出液。贫(鲜)有机相从第四混合室进入，经多级萃取后与铜浸出液逆流混合后，排入第四澄清室静置分层，然后溢流进入第三混合室，如此逐渐，直到第一澄清室成为饱和有机相，然后洗涤后反萃铜。

反萃如萃；区别在于萃取时，铜浸出液为连续相，有机相为分散相，而反萃时，有机相为连续相，水相(反萃液)为分散相。

在铜提取和反萃取操作中应注意以下事项:

1.保持界面的稳定性。提取过程的恶化通常以界面的异常反射为先导。如果在运行过程中发现界面不稳定，需要查明原因，调整提取参数，尽量保持界面的稳定。

2.为防止出现第三相，铜浸出液中的固体含量应小于2× 10-5，一般应进行检查和过滤。

3.贫有机相要定期净化，及时去除贫有机相中积累的Si、Ca、Mg等杂质。

(2)铜电沉积过程

铜电积技术非常成熟。根据反萃液(即电积原液)的性质、工厂现有设备和技术条件，可选择槽电压、电流密度、电积尾液中铜的浓度、硫酸酸度等参数，并制定规程。操作过程比较简单。按照预设的溶液流速，电沉积原液进入电沉积槽进行电沉积，溶液中的Cu2+逐渐沉积在起始极片(阴极)上。为了保证阴极铜的质量，应注意以下事项:

1.在电积原液进入电积槽之前，需要增加一个粗粒化装置，以去除残留的有机相，避免出现黑铜。

2.电沉积尾液中Cu2+的浓度不低于10g∕L，因为当Cu2+的浓度低于10g∕L时，其电极电位会降低，此时h、As、Sb、Bi等。可能与Cu2+一起沉淀在阴极上，严重影响阴极铜的质量。

3.电积液中铁离子的浓度不高于5g∕L，因为在电积条件下Fe3+能促进沉积在阴极上的铜溶解，降低电流效率。

4、电流密度不宜过高，一般控制在200a/m2以下。随着电流密度的增加，虽然产量增加，但阴极上Cu2+的沉积速度过快，使阴极铜变得粗糙，甚至呈粉末状。

5.电沉积时应加入少量添加剂，如酪蛋白、硫脲、动物胶等。少量添加剂的加入可以使铜沉积更加均匀、晶体致密、表面光滑。它们的添加量一般小于50g∕tCu.

表2列出了国内外几家企业铜电积生产的技术指标。表2国内外几家企业铜电积生产技术指标