从铅锌冶炼副产品氧化锌中综合回收铟的研究

□文/曹秀红/

中冶葫芦岛锌业股份有限公司

从铅锌冶炼副产品氧化锌中综合回收铟的研究

Research on Recovery of Indium from Lead and Zinc Smelting By-product of Zinc Oxide

□文/曹秀红/

中冶葫芦岛锌业股份有限公司

本文主要介绍了在铅锌精矿中伴生的十余种稀散金属的回收利用情况。分析了稀有金属铟的特性及应用。从铅锌冶炼副产品氧化锌中综合回收稀有金属铟可提高企业的经济效益。

在铅精矿冶炼过程中，是将精矿中的锌富集在炉渣中，然后用烟化炉处理炉渣，产出的氧化锌便作为湿法炼锌原料。工业原料氧化锌与含锌烟尘经高温（7 00℃）脱除氟氯之后的物料称为氧化锌粉。湿法处理该物料都要经过浸出过程。浸出过程要求锌物料中的锌化合物迅速而尽可能完全溶解进入溶液中，只有极少部分进入到氧化锌浸出渣中。在氧化锌被浸出的同时，锌物料中的部分杂质（如铁、砷、锑、锗、镉等）也会不同程度地溶解，而氧化锌物料中的铟、锗、镓等有价金属则在酸性浸出过程中进入溶液中。

对于金、银、铜、铟、锌、锑、铋等约十余种稀散或稀贵金属来说，这些元素在铅精矿中含量微少，伴生在铅精矿中，无采购成本，长期以来未引起重视。随着冶炼技术的逐步提高和行业竞争的日趋激烈，综合回收并形成产品的巨大经济效益已越来越引起技术人员的关注。许多企业已建立相对完善的综合回收技术。其中的铟是一种重要的稀散金属，银白色，质地极软，用指甲可划痕，原子序数为49，原子量为114.82，熔点156.2 ℃，沸点2 000 ℃，密度7.3g/cm3。金属铟有延展性，可塑性大。近年来，随着科技的发展，铟及其化合物已经被广泛地应用于各种合金的制造、半导体材料的合成、红外线检测器和震荡器的制造以及临床医学中的肿瘤放射治疗和放射性核素显影等行业，是电子、电信、光电产品不可获取的关键原材料之一，70%的铟用于制造液晶显示产品。

目前，尚未发现铟的单独矿床，主要与铅、锌、铜、锡矿物共生，伴生于其他有色金属矿中，是资源综合利用的产物。目前主要是从闪锌矿中提取。另外，从锌、铅和锡生产的废渣、烟尘中也可回收铟。近年来随着铟的需求不断增加，对于铟的富集和回收进行了很多研究。根据回收原料的来源及含铟量的差别，应用不同的提取工艺。虽然国内对于铟的开发利用还刚刚开始，但是对于铟的冶炼和提纯已有了相当长的历史。目前主要提取铟的工艺有氧化造渣、金属置换、电解富集、酸浸萃取、萃取电解、离子交换、电解精炼等。

一、氧化锌综合回收铟实验

鉴于铟的经济的效益，多种提取铟的方法，本实验着重介绍将氧化锌分两段浸出，使铟得到富集，并将其回收利用。

从某厂现场取的一组氧化锌，分析数据如下：

可见在氧化锌中含有大量的杂质In、Zn、Cd等，如果能将其回收利用，可大大提高经济效益。

图1 实验流程

实验一：氧化锌的浸出

条件：液固比：4：1 ，加硫酸调pH值控制在4.5左右，温度控制在70~80℃，机械搅拌，恒温2小时后进行过滤。

一段浸出为中性浸出，使原料中大部分锌进入溶液，借助中和水解法使铟等有价金属残留于渣中。其反应为：

ZnO+H2SO4=ZnSO4+H2O

表1 实验一数据（氧化锌：800g 浸出液：3200m l）

实验二：氧化锌中浸渣的浸出

条件：液固比：4:1 ，终酸控制在20g/l，采用机械搅拌。为了提高浸出率，温度控制在80~90℃ ，酸浸时间要适当地延长到4~5小时。

二段浸出为酸性浸出，主要是使中性浸出渣中的锌、铟等尽可能多地进入溶液，而铅留于渣中，达到锌、铟等和铅的分离目的。其化学反应如下：

ZnO+H2SO4=ZnSO4+H2O

In2O3+3H2SO4=In2(SO4)3+3H2O

获得的酸性上清液采用锌粉置换将其中的铟置换沉淀出来，达到富集铟的目的。在置换反应中由于酸度大，加入锌粉后，反应剧烈，并放出大量热，因此在加入锌粉时温度不要太高，大约30℃左右，并缓慢加入，避免反应过程中出现跑冒现象，出现危险。反应如下：

In2(SO4)3+3Zn= ZnSO4+2In↓

表2 实验二数据（中浸渣：300g 中浸酸浸液：1200m l ）

二、实验结论

通过实验数据分析铟的浸出率提高至80%～90%，不仅提高了铟、锌的回收率，同时为铅系统处理含铅物料(铅渣)创造了条件，不增加废渣、废气、废水排放量，无环境污染。该实验方法工艺简单，生产成本低，处理能力大，可操作性强。铟的直收率、回收率高，且可直接得到主品位较高的阴极铅，具有良好的经济效益，可在铅锌冶炼企业中广泛推广应用，特别是已有铅电解工艺的企业，综合回收铟经济效益更为显著。随着我国科学技术整体水平的不断提高，铟及其化合物将不断地被开发和利用。

略