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四大铼回收主流工艺的效率、成本与工业化适配性详解

2025-09-26139

  铼(Re)作为熔点仅次于钨的稀缺战略金属,90%以上应用于航空航天高温合金与石油化工铂铼催化剂,我国对外依存度长期超50%,严重制约高端制造业发展。

  从资源来源看,铜钼冶炼二次资源是最具经济价值的铼回收载体,如何高效提取这部分铼资源,成为企业降本增效与国家资源安全的共同诉求。

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  本文基于最新行业研究数据与工业化案例,系统对比化学沉淀法、溶剂萃取法、离子交换法及吸附法的回收效果,为铜钼冶炼企业、环保工程公司提供工艺选型的专业参考。

  四大主流工艺回收效果深度对比

  (一)化学沉淀法:高处理量下的初步富集首选

  工艺原理:通过添加硫化剂(硫代硫酸钠、硫化钠等)或有机试剂,利用铼与杂质金属硫化物溶度积差异(如ReS₂的Ksp为2.4×10⁻¹⁰,CuS为6.3×10⁻³⁶),实现铼的沉淀分离。

  核心数据与案例:

  1.回收效率:鲁兴武团队以硫代硫酸钠为沉淀剂,在70℃、140min条件下,铜冶炼污酸中铼沉淀率超99%,实现铼与铜的高效分离; 李静采用“分步硫化沉淀”工艺,先脱铜(沉淀率99.7%)再沉铼,最终富铼渣中铼品位达0.836%,沉淀率接近100%;

  2.优势与局限:工艺简单、处理量大、成本低,可处理日产量超1000m³的铜污酸,但易发生砷、铅等杂质共沉淀(如Na₂S₂O₃沉淀时砷沉淀率47.42%),铼品位较低(0.8%-1.4%),需配套后续提纯环节。

  (二)溶剂萃取法:高选择性富集的工业化主力

  工艺原理:利用萃取剂(胺类、磷类等)与高铼酸根(ReO₄⁻)的特异性结合,实现铼从水相向有机相的转移,典型如N235(三烷基叔胺)、TBP(磷酸三丁酯)

  核心数据与案例:

  1.回收效率:使用N235为萃取剂,在O/A=1:4、平衡时间2min条件下,烟气淋洗液中铼回收率达96.04%;三级逆流萃取时,综合回收率提升至99.41%;TBP萃取剂在pH=-0.5的强酸性条件下,铼萃取率达99.7%,且对钼的共萃取率仅16%;

  2.优势与局限:选择性高(可直接从废酸中富集铼)、自动化程度高、无需预处理;局限是萃取剂(如N235)具有挥发性与毒性,高酸度下易乳化(铜污酸中砷含量8-15g/L时乳化风险增加),大处理量下萃取剂耗量与环保成本较高

  (三)离子交换法:高精度分离的标杆工艺

  工艺原理:利用阴离子交换树脂官能团与ReO₄⁻的离子交换反应,实现铼的吸附与解吸,弱碱性树脂在酸性体系中表现更优。

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  核心数据与案例: 傅中乔团队对D201树脂改性后,在pH=1.7、转速300r/min条件下,钼精矿氧压浸出液中铼吸附率达98.81%;科海思RCX-5143树脂在中原黄金冶炼厂项目的实际应用中,日处理800吨铜污酸(铼含量30mg/L),出水铼浓度稳定≤0.01mg/L,铼吸附率达99.99%,树脂再生后吸附容量保持率超95%;。

  优势与局限:分离精度高(出水铼浓度可低至0.01mg/L)、树脂可循环(5-10次再生)、无二次污染,适合对纯度要求高的场景;局限是对树脂性能要求高,因强酸性体系下普通树脂易中毒(砷、硫杂质影响寿命)。

  (四)吸附法:低浓度铼溶液的潜力技术

  工艺原理:利用吸附剂(活性炭、生物基材料、纳米材料)的多孔结构与官能团,选择性吸附ReO₄⁻,适合超低浓度(<10mg/L)铼溶液。

  核心数据与案例:周迎春团队采用活性炭吸附,铼吸附率超95%,铼钼分离系数达3000,但抗砷干扰能力较弱;黄永富团队开发的锰铁氧体纳米颗粒(MFONPs),在pH=2-4时对钼的吸附量达41.985mg/L,实现钼铼高效分离,但其制备工艺复杂,工业化成本较高。

  优势与局限:生物基材料来源广泛、适合超低浓度铼回收;局限是吸附剂饱和容量低(多数<200mg/g)、制备流程复杂(如纳米材料需磁性改性),目前多处于实验室阶段,工业化应用较少。

  工艺选型逻辑

  基于上述数据,不同企业需根据自身原料特性、处理规模与产品要求选择工艺:

  大型铜钼冶炼厂(日处理污酸1000m³以上):推荐“化学沉淀+溶剂萃取”组合工艺,前期用沉淀法快速富集(处理量大、成本低),后期用N235或TBP萃取提纯(回收率≥96%),如国内某铜冶炼厂采用该组合,铼综合回收率达85%,吨铼处理成本降低18%;

  高端合金企业(需高纯度铼酸铵):优先选择离子交换法,RCX-5143树脂实际应用中可直接产出纯度99.95%的铼酸铵,满足航空航天高温合金原料要求;

  中小型企业(低浓度烟尘浸出液):可试点“吸附法预处理+离子交换”工艺,利用生物基吸附剂降低前期成本,再通过树脂实现高精度分离。

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  当前铼回收工艺正朝着“源头控制-过程强化-精准分离”升级,专用树脂(如RCX-5143)、离心萃取、液膜技术等的应用,正推动铼回收向低能耗、低污染、高纯度方向发展。

  对于铜钼冶炼企业而言,选择适配的铼回收工艺不仅是响应国家“资源循环利用”政策的要求,更是提升企业盈利能力的关键。科海思围绕特种树脂设计的全套铼回收工艺,正为行业提供“高精度+低成本”的一体化解决方案,推动铼回收从资源利用向价值挖掘跨越。

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