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四大錸回收主流工藝的效率、成本與工業化適配性詳解

2025-09-26431

  錸(Re)作為熔點僅次于鎢的稀缺戰略金屬,90%以上應用于航空航天高溫合金與石油化工鉑錸催化劑,我國對外依存度長期超50%,嚴重制約高端制造業發展。

  從資源來源看,銅鉬冶煉二次資源是最具經濟價值的錸回收載體,如何高效提取這部分錸資源,成為企業降本增效與國家資源安全的共同訴求。

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  本文基于最新行業研究數據與工業化案例,系統對比化學沉淀法、溶劑萃取法、離子交換法及吸附法的回收效果,為銅鉬冶煉企業、環保工程公司提供工藝選型的專業參考。

  四大主流工藝回收效果深度對比

  (一)化學沉淀法:高處理量下的初步富集首選

  工藝原理:通過添加硫化劑(硫代硫酸鈉、硫化鈉等)或有機試劑,利用錸與雜質金屬硫化物溶度積差異(如ReS?的Ksp為2.4×10?1?,CuS為6.3×10?3?),實現錸的沉淀分離。

  核心數據與案例:

  1.回收效率:魯興武團隊以硫代硫酸鈉為沉淀劑,在70℃、140min條件下,銅冶煉污酸中錸沉淀率超99%,實現錸與銅的高效分離; 李靜采用“分步硫化沉淀”工藝,先脫銅(沉淀率99.7%)再沉錸,最終富錸渣中錸品位達0.836%,沉淀率接近100%;

  2.優勢與局限:工藝簡單、處理量大、成本低,可處理日產量超1000m3的銅污酸,但易發生砷、鉛等雜質共沉淀(如Na?S?O?沉淀時砷沉淀率47.42%),錸品位較低(0.8%-1.4%),需配套后續提純環節。

  (二)溶劑萃取法:高選擇性富集的工業化主力

  工藝原理:利用萃取劑(胺類、磷類等)與高錸酸根(ReO??)的特異性結合,實現錸從水相向有機相的轉移,典型如N235(三烷基叔胺)、TBP(磷酸三丁酯)

  核心數據與案例:

  1.回收效率:使用N235為萃取劑,在O/A=1:4、平衡時間2min條件下,煙氣淋洗液中錸回收率達96.04%;三級逆流萃取時,綜合回收率提升至99.41%;TBP萃取劑在pH=-0.5的強酸性條件下,錸萃取率達99.7%,且對鉬的共萃取率僅16%;

  2.優勢與局限:選擇性高(可直接從廢酸中富集錸)、自動化程度高、無需預處理;局限是萃取劑(如N235)具有揮發性與毒性,高酸度下易乳化(銅污酸中砷含量8-15g/L時乳化風險增加),大處理量下萃取劑耗量與環保成本較高

  (三)離子交換法:高精度分離的標桿工藝

  工藝原理:利用陰離子交換樹脂官能團與ReO??的離子交換反應,實現錸的吸附與解吸,弱堿性樹脂在酸性體系中表現更優。

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  核心數據與案例: 傅中喬團隊對D201樹脂改性后,在pH=1.7、轉速300r/min條件下,鉬精礦氧壓浸出液中錸吸附率達98.81%;科海思RCX-5143樹脂在中原黃金冶煉廠項目的實際應用中,日處理800噸銅污酸(錸含量30mg/L),出水錸濃度穩定≤0.01mg/L,錸吸附率達99.99%,樹脂再生后吸附容量保持率超95%;。

  優勢與局限:分離精度高(出水錸濃度可低至0.01mg/L)、樹脂可循環(5-10次再生)、無二次污染,適合對純度要求高的場景;局限是對樹脂性能要求高,因強酸性體系下普通樹脂易中毒(砷、硫雜質影響壽命)。

  (四)吸附法:低濃度錸溶液的潛力技術

  工藝原理:利用吸附劑(活性炭、生物基材料、納米材料)的多孔結構與官能團,選擇性吸附ReO??,適合超低濃度(<10mg/L)錸溶液。

  核心數據與案例:周迎春團隊采用活性炭吸附,錸吸附率超95%,錸鉬分離系數達3000,但抗砷干擾能力較弱;黃永富團隊開發的錳鐵氧體納米顆粒(MFONPs),在pH=2-4時對鉬的吸附量達41.985mg/L,實現鉬錸高效分離,但其制備工藝復雜,工業化成本較高。

  優勢與局限:生物基材料來源廣泛、適合超低濃度錸回收;局限是吸附劑飽和容量低(多數<200mg/g)、制備流程復雜(如納米材料需磁性改性),目前多處于實驗室階段,工業化應用較少。

  工藝選型邏輯

  基于上述數據,不同企業需根據自身原料特性、處理規模與產品要求選擇工藝:

  大型銅鉬冶煉廠(日處理污酸1000m3以上):推薦“化學沉淀+溶劑萃取”組合工藝,前期用沉淀法快速富集(處理量大、成本低),后期用N235或TBP萃取提純(回收率≥96%),如國內某銅冶煉廠采用該組合,錸綜合回收率達85%,噸錸處理成本降低18%;

  高端合金企業(需高純度錸酸銨):優先選擇離子交換法,RCX-5143樹脂實際應用中可直接產出純度99.95%的錸酸銨,滿足航空航天高溫合金原料要求;

  中小型企業(低濃度煙塵浸出液):可試點“吸附法預處理+離子交換”工藝,利用生物基吸附劑降低前期成本,再通過樹脂實現高精度分離。

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  當前錸回收工藝正朝著“源頭控制-過程強化-精準分離”升級,專用樹脂(如RCX-5143)、離心萃取、液膜技術等的應用,正推動錸回收向低能耗、低污染、高純度方向發展。

  對于銅鉬冶煉企業而言,選擇適配的錸回收工藝不僅是響應國家“資源循環利用”政策的要求,更是提升企業盈利能力的關鍵。科海思圍繞特種樹脂設計的全套錸回收工藝,正為行業提供“高精度+低成本”的一體化解決方案,推動錸回收從資源利用向價值挖掘跨越。

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