摘要：有色金属是支撑新能源、高端制造、航空航天等战略性新兴产业发展的核心基础材料，其冶炼提纯效率与资源利用水平直接关系国家产业竞争力与可持续发展能力。因此，文章分析萃取分离技术在有色金属提纯中的作用，强调有色金属冶金中萃取分离技术的绿色化改造措施，并以绿色萃取分离技术的创新应用为切入点，如新能源金属的绿色萃取回收、稀贵金属的无氰萃取提纯以及稀土元素的高效绿色分离等方面进行研究，期望能够为相关人员提供参考，以此来促进其发展。

　　关键词：有色金属冶金；萃取分离技术；绿色化改造

　　萃取分离技术作为有色金属冶金的关键单元操作，凭借高选择性、高分离效率的优势，在伴生金属分离、低浓度资源富集及产品纯度提升中发挥着不可替代的作用，已成为现代湿法冶金体系的核心支撑技术。萃取分离技术不仅可为有色金属冶金行业提供技术范式升级方案，更对保障国家战略性矿产资源安全、推动工业领域绿色低碳发展具有重要意义。

　　1萃取分离技术在有色金属提纯中的作用

　　1.1实现伴生金属高效分离

　　基于“定向识别-精准结合”的核心作用机制，萃取分离技术为目标金属与伴生金属的高效分离难题提供有效解决方案：该技术可根据目标金属与伴生金属在配位能力、离子半径、电负性等化学特性上的本质差异，筛选适配的特异性萃取剂，使萃取剂在液-液两相体系中仅与目标金属离子形成热力学稳定的络合物，并选择性迁移至有机相，而伴生金属留在水相，后续通过反萃工艺实现有机相中目标金属的高效脱附与回收，达成目标金属的一步选择性提纯。在镍钴湿法冶金中，选用2-乙基己基磷酸单2-乙基己基酯作为萃取剂，可在特定pH值条件下对镍钴混合浸出液中的钴离子选择性萃取，分离后钴产品纯度可达到99.95%以上，水相中留存的镍离子可通过后续工艺进一步提纯回收，充分体现该技术在湿法冶金领域的高效性与选择性优势。

　　在对稀土进行分离时，通过调整萃取剂的类型与工艺参数，可使镧、铈、钕等性质极为相近的稀土元素实现逐级分离，此分离方式不仅突破了传统工艺的纯度限制，还可回收伴生金属，提升有色金属资源综合利用率，为后续高端金属产品制备奠定基础。

　　1.2提升资源利用率

　　在传统的冶金工艺中，由于低品位矿石的金属含量少，采用火法冶炼时能耗高，且回收率不到50%，常被当作废矿废弃。工业生产所产生的二次资源中，多数有色金属离子浓度低于1g/L，常规沉淀法难以将其捕获，容易随废液排放而导致资源流失。

　　萃取分离技术凭借强大的高选择性富集能力，能精准“捕获”低浓度体系中的目标金属。在高镁锂比盐湖卤水中，借助磷酸酯类萃取剂产生协同作用，使锂离子富集10~20倍，而后续提锂回收率从传统沉淀法的60%提升到超过90%。针对废旧锂电池正极浸出液，使用低毒羧酸类萃取剂处理，可使钴回收率超过98%，并且萃取剂可循环使用10次以上，减少新鲜资源消耗。

　　针对尾矿中留存的微量有色金属，萃取分离技术能借助“二次浸出—萃取”工艺对其进行回收，使尾矿资源利用率提升30%~40%，既缓解了原生矿的开采压力，又做到了“变废为宝”，为有色金属资源可持续利用提供技术途径[1]。

　　1.3保障产品高纯度标准

　　在有色金属提纯工作中，萃取分离技术是有色金属提纯时保障产品达到高纯度标准的核心手段，满足电子信息、航空航天、新能源等高端领域对金属纯度的要求。这类领域往往需要有色金属产品纯度在99.9%以上，部分电子级金属对杂质含量的要求甚至低至10ppm。

　　通过萃取分离技术的高选择性优势，可准确捕集体系中的微量杂质，不与目标金属起反应。以制备电子级铝为例，选用8-羟基喹啉衍生物类螯合萃取剂，可从工业级氧化铝浸出液中有选择性地萃取微量的铁和硅，杂质去除率达到99.9%以上，最终铝液中Fe、Si含量均低于10ppm，满足电子铝箔对高导电率的要求。在制备高纯镍时，先用磷酸酯类萃取剂除去铜、钴等杂质，随后用螯合型萃取剂分离出微量铅、锌，使镍产品达到5N级纯度，直接用于动力电池正极材料，防止由于杂质导致电池循环寿命下降，该技术精准除杂的能力，可以稳定地将有色金属产品纯度控制在高端应用所需标准上，为下游高附加值产品生产提供关键支撑。

　　2萃取分离技术的绿色化改造措施

　　2.1绿色萃取剂替代与循环再生

　　传统萃取工艺中常用的萃取剂为高毒性胺类萃取剂、难以降解的含重金属螯合剂，该类试剂不仅具有较强挥发性，在生产制备与实际应用过程中易逸散形成有毒气相污染物，对操作环境与人员健康构成潜在威胁，且其在自然环境中的生物降解率低于30%，属于难生物降解型污染物；若发生泄漏事故，该类试剂易在土壤与水体中迁移扩散并长期累积，不仅会破坏土壤理化性质、影响水体生态平衡，还可能通过食物链富集对生态系统与人类健康造成长期持续性的生态风险。采用绿色萃取剂替代可从源头解决上述问题，如在铜湿法冶金中，采用菜籽油改性膦酸酯替换传统的磷酸三丁酯，其急性毒性LC50是传统试剂的5~8倍，生物降解率超过80%，既能使铜离子萃取率保持在98%以上，又能降低对周边水环境的危害；对稀土进行分离时，采用环保型N，N-二乙酰胺替换高毒叔胺类萃取剂，降低有机相挥发造成的损失，同时避免胺类物质与酸发生反应生成有毒盐类。

　　对于传统萃取剂直接废弃而引发的资源浪费与有机污染问题，可依托萃取剂循环再生技术实现高效复用。镍钴分离工艺中，采用中空纤维膜分离系统截留反萃后有机相中的萃取剂，利用活性炭吸附去除杂质，提纯再生后的萃取剂纯度超过95%，循环利用率从传统工艺的60%提高到92%。同时，在对黄金进行萃取时，采用反萃-蒸馏联用技术回收硫脲类萃取剂，该萃取剂重复使用10次以上，金萃取率仍可保持99%，有效避免传统氰化物萃取剂不可再生、需频繁替换的问题，实现“低毒替代—高效再生—污染减量”的协同效益。

　　2.2萃取工艺参数优化与闭环设计

　　参数优化重点是对萃取过程中温度、pH值、萃取级数、相比等关键变量进行精确调控。传统萃取工艺多借助加热来提升传质效率，如铜湿法冶金传统上采用40~50℃加热条件下萃取，而对料液预处理工艺优化后，在室温条件下将pH调节到2.0~2.5，同时将相比控制为1:1，可使铜离子萃取率维持在98.5%以上，单条生产线年能耗减少30%。

　　由于稀土元素分离过程中传统12级萃取试剂消耗高，通过调整萃取剂浓度与反萃酸度，将萃取级数减至8级，同时利用静态混合器提高传质效率，在保证镝、铽分离系数保持不变的基础上，有机试剂消耗量降低25%，缩短工艺周期。闭环设计依据“萃取—反萃—前端浸出”的物料循环构建系统，在镍钴冶金过程中，直接将反萃后获得的1.5mol/L硫酸溶液回用到镍矿浸出工序，替代新鲜硫酸，不仅使浸出剂利用率提高至85%，还避免反萃液外排引发的含盐废水处理难题，与传统工艺相比，废水排放量减少达85%。

　　此外，在铜萃取体系中，反萃获得的硫酸铜溶液无需额外提纯，直接进入电积工序以生产电解铜，同时将电积废液调节pH值后作为萃取工序的洗涤水，构建“浸出液—萃取—反萃—电积—洗涤水”的闭环循环，使新鲜水补充量减少40%，彻底改变传统工艺单向物料流动、末端污染治理的模式，实现工艺过程绿色与经济效益的协同发展[2]。

　　2.3高效低耗萃取设备升级

　　传统萃取工艺中常用的混合澄清槽，借助机械搅拌来实现两相混合，但存在设备体积大、搅拌能耗高的问题，且因密封性能较差，导致有机相泄漏率达0.5%，既导致萃取剂浪费，还引发环境风险。升级后的新型设备凭借结构创新实现了小体积、高效率的目标，例如，微通道萃取器就是典型实例，依托微米级通道增大两相接触面积，传质效率提升超过50%，在铜萃取中能将单级萃取率从85%提高到98%，而且设备体积只有传统混合澄清槽的1/50，无需依靠机械搅拌，单台设备年能耗降低30%，有机相泄漏率控制在0.01%以下，极大减少挥发污染。

　　静态混合萃取柱依靠内置螺旋型混合元件，促使两相在流动时自然混合，节省了搅拌的能耗，对镍钴进行分离时，其处理量比传统萃取塔提高了40%，还可实现连续化操作，减少间歇生产的能耗波动。同时，在设备升级中增加智能化部件，如在萃取柱出口安装离子选择性电极在线监测仪，能实时监测水相中目标金属的浓度，依托自动控制系统调节有机相与水相的流量比例，防止因参数失衡导致萃取剂过度消耗或目标金属流失。

　　3绿色萃取分离技术的创新应用

　　3.1新能源金属的绿色萃取回收

　　在盐湖提锂方面，针对青海、西藏等地区盐湖卤水存在的镁锂分离难题，绿色萃取技术克服了传统沉淀法会产生大量盐渣且浪费水资源的弊端，采用磷酸酯类协同萃取体系与中性萃取剂P204进行联用或新型低毒中性萃取剂，在低酸度条件下精准捕获锂离子[3]。

　　此类萃取剂对锂具有高选择性，选择性系数超过100，可高效从高镁锂比卤水中分离锂，经过反萃得到的LiCl溶液，深度净化后能直接制备电池级碳酸锂或氢氧化锂，锂回收率从传统沉淀法的60%~70%提高至90%，产品纯度达99.95%，同时水资源通过“萃取—反萃—蒸发”实现闭环回用，回用率超过80%，盐渣排放量降低90%，彻底扭转了盐湖提锂“高耗水、高固废”的局面。

　　除了从盐湖中提取锂，绿色萃取技术发挥价值的关键领域还包括废旧锂电池的金属回收。目前废旧动力电池中钴、镍含量达15%~20%，绿色萃取技术依托“物理破碎—湿法浸出—分段萃取”的工艺路线，先将废旧电池正极材料浸出成含钴、镍、锰的混合溶液，再选用低毒羧酸类或肟类萃取剂来实现金属分步分离。其中，环烷酸在pH值处于5~6的温和条件下可优先对钴离子萃取，萃取率超过98%，经过反萃得到的硫酸钴溶液纯度可达99.9%，可直接用于正极材料再生；之后选用胺类萃取剂对剩余溶液中的镍进行分离，镍的回收率达97%以上，而且萃取剂水洗、再生后可循环使用超过10次，单次使用损耗率低于3%。

　　3.2稀贵金属的无氰萃取提纯

　　在稀贵金属提纯方面，绿色萃取分离技术凭借无氰化体系的设计与高选择性萃取剂的研发，彻底摒弃剧毒氰化物，既保证稀贵金属高回收率与高纯度，又能实现了工艺的环境友好效果，成为当前稀贵金属提纯的创新方向。

　　以黄金提纯为例，针对含金矿石或电子废料的浸出液，绿色萃取技术采用硫脲-磷酸三丁酯协同萃取体系，在酸性条件下，硫脲与Au+生成稳定的络合物，TBP凭借氢键作用将该络合物选择性地萃取到有机相，避免了氰化物与金形成剧毒络合物的风险。该体系萃取金的效率可达99.5%以上，而对杂质金属的萃取率不足1%，有效减少后续提纯步骤数量。通过调节酸度即可将金从有机相中分离出来，经过电解沉积可得到纯度达99.99%的金粉，而且反萃后的硫脲溶液能通过蒸馏回收，循环使用超过8次，将硫脲损耗率控制在5%以内，降低了试剂消耗与废液的排放量。与传统氰化法相比，该工艺不产生剧毒气体，废水经简单中和处理后便可达标排放，从根本上消除了氰化物对操作人员及周边环境的安全威胁[4]。

　　3.3稀土元素的高效绿色分离

　　绿色萃取分离技术依托研发新型环保萃取剂并优化工艺，在提升分离效率的同时实现低毒、低耗、少污染目标，成为推动稀土高端化应用的核心技术。面对作为高端永磁材料关键原料的重稀土，绿色萃取技术打破了传统分离的瓶颈，采用不对称膦酸酯类萃取剂，通过调整分子结构增强对重稀土离子的选择性识别，使镝与铽的分离系数提升到3.2~3.5，相较于传统萃取剂提高60%以上。

　　结合“分馏萃取—常温操作”工艺，无需加热即可实现两相高效传质，将萃取级数从12级缩减到8级，单条重稀土分离生产线年能耗下降达40%，而改良后的萃取剂生物降解率超过75%，避免了传统磷类萃取剂长期累积带来的生态风险，经分离后获得的镝、铽产品，纯度均为99.99%，可直接投入高性能磁体制造，解决了传统工艺中重稀土纯度不达标造成的磁体矫顽力下降难题。

　　在对轻稀土与钇进行分离时，绿色萃取技术依托无废工艺设计实现资源循环。N-二乙酰胺这类绿色酰胺类萃取剂，在高酸度环境下会先与轻稀土离子形成络合物并进入有机相，而钇离子会留在水相，无需添加抑制剂便可实现高效分离，轻稀土萃取率超过98%，钇回收率达97.5%，对其进行反萃时，只需调节酸度即可将轻稀土从有机相中分离出来，反萃液浓缩后可直接制成轻稀土氧化物，对含钇水相进行深度净化后，获得纯度为99.99%的氧化钇，达到发光材料的纯度需求。

　　3.4二次资源的金属回收

　　工业生产与消费过程中，电镀废水、钢铁酸洗废液、废旧电子设备、废旧蓄电池等二次资源大量产生，这些资源含铜、镍、铁、金、铅等多种有色金属，若采用传统工艺处理，既会造成金属资源浪费，还会产生大量污泥、有毒烟气等污染物，增加环境压力。萃取分离技术凭借高选择性、低污染、资源可循环的优势，从这些“废料”中高效回收有色金属，实现“变废为宝”与减少污染的双重目的，成为二次资源回收领域核心创新技术[5]。

　　4结论

　　综上所述，有色金属冶金中萃取分离技术的绿色化改造与创新应用，是破解传统冶金“高污染、高消耗、低效率”瓶颈、推动行业绿色低碳转型的核心路径。未来，通过进一步完善绿色化评价体系、推动技术成果工业化落地，绿色萃取分离技术将成为保障国家战略性矿产资源安全、引领有色金属冶金行业高质量发展的关键支撑，为实现工业领域“碳达峰、碳中和”目标提供重要技术保障。

　参考文献

　　［1］田小军，蔡万煜.铂族金属萃取分离技术分析［J］.冶金与材料，2025，45（8）：79-81.

　　［2］王*.稀土萃取分离技术及萃取剂研究［J］.当代化工研究，2025（10）：185-187.

　　［3］孔庆然，吴春艳，杜斌，等.膜萃取分离技术在工业应用中研究进展［J］.水处理技术，2025，51（6）：8-14+26.

　　［4］吕超，杨涛，陈峻峰.稀土元素萃取分离技术研究现状与展望［J］.石油炼制与化工，2024，55（2）：101-109.

　　［5］张纯熹，董海刚，赵家春，等.铂的萃取分离技术研究进展［J］.贵金属，2023，44（2）：81-87.