提高精铟锭质量的生产实践

王素霞， 何 意， 廉彩会

(河南豫光锌业公司， 河南 济源 454650)

稀贵金属

提高精铟锭质量的生产实践

王素霞， 何 意， 廉彩会

(河南豫光锌业公司， 河南 济源 454650)

分析了Tl、Cd、Pb、Sn在精铟冶炼过程中的行为，介绍了提高精铟锭质量所采取的措施。

精铟锭； 除杂； 质量； 技术条件

0 前言

某公司精铟生产车间2007年建成投产，原料来源于20万t湿法炼锌系统焙砂浸出产出的铟绵。生产精铟的主要工艺流程为：浸出—萃取—反萃—置换—铸阳极—电解—精炼。2009年，公司生产的精铟锭虽然铟含量达到YS/T257—1998要求，但由于杂质小项超标，合格率仅为75%。2009年12月有色金属行业颁布了铟锭质量的新标准YS/T257—2009，新标准对铟的外观及杂质成分均有了更加严格的要求，该公司所产精铟锭已不能满足其要求。针对这一情况，企业组织攻关，经过两年的实践与改进，摸索出一系列提高精铟锭质量的措施，2011年精铟锭100%符合新标准中In 99995的要求。

1 精铟锭生产现状

1.1 精铟锭生产工艺流程

生产精铟的原料主要是湿法炼锌焙砂浸出产出的铟绵，含In 0.3%～0.8%、Pb 5%～15%、Zn 18%～23%，工艺流程见图1。

图1 精铟生产流程图

1.2 精铟产品质量

生产的精铟产品质量见表1。

由表1可以看出，2011年前该厂生产的精铟锭由于Pb、Cd、Tl、Sn四种杂质含量较高，达不到国标99.995铟的要求。

2 杂质Pb、Cd、Tl、Sn在铟精炼过程中的行为

2.1 Pb、Cd、Tl、Sn在铸阳极过程中的行为

用铝板、锌板置换出的海绵铟，经压团机压成铟团，铟团在氢氧化钠的作用下熔融获得粗铟(电解阳极)，海绵铟中的Zn、Al、As、Sn等与NaOH反应生成金属盐类进入浮渣，铟阳极In含量为96%～97%。

表1 精铟质量 %

注：YS/T257—2009标准

2.2 Pb、Cd、Tl、Sn在电解过程中的行为

电解过程中，铟阳极中的Cu、Pb、Sn等较正电性的金属进入阳极泥，Zn、Al、Fe等较负电性的杂质溶解于电解液中，铟沉积于阴极上。由于Cd、Tl与In的电位较近，较易析出，阴极铟中的Cd、Tl需用化学法除去。

电解液铟离子浓度、pH值、电流密度、槽电压、电解液温度等控制不当，都会造成杂质在阴极析出，导致阴极铟质量降低。如果操作不当，电解阳极泥中的铅、锡也可能污染析出铟，造成析出铟杂质含量升高。

2.3 铸铟除Cd、Tl

将洗干净的阴极铟装在不锈钢锅中，加入甘油进行机械搅拌，先加入碘化钾，再少量多次加碘至不褪色为止。其原理如下：镉与碘、碘化钾作用生成能溶于甘油的络合物——镉碘酸钾，其反应式如下：

Cd+I2+KI=KCd I3

(1)

除镉操作温度190～210 ℃，加入氯化铵和氯化锌除铊，其反应如下：

2Tl+2NH4Cl=2TlCl+2NH3↑+H2↑

(2)

除铊时，氯化锌和氯化铵按重量比In∶NH4Cl∶ZnCl2=1 000∶45∶15加入，操作温度270～280 ℃，时间≥4 h。

3 精铟锭的质量问题及分析

3.1 化学成分不合格

(1)萃取工序经常出现乳化以及不分相，导致有机相包裹水相进入反萃液，致使反萃液含杂高，影响海绵铟质量。海绵铟熔铸采用人工搅拌，强度不够，造渣反应时间短，对粗铟的质量影响较大。

(2)电解精炼技术条件控制不当，影响阴极铟质量。电解液中铟离子浓度较低，导致电解过程中Pb、Sn等在阴极析出，影响阴极铟质量。电解液pH值偏低，导致电解电流效率降低，阴极铟中Pb、Sn含量升高，阴极铟质量下降。电解液浑浊、有白色沉淀物，都影响阴极铟质量。

(3)电解操作不规范导致阴极铟被机械污染。

(4)阴极铟铸锭除Cd、Tl时搅拌强度不够，反应时间、除杂温度等未控制好，都会造成精铟锭中Cd、Tl超标。

3.2 外观质量存在缺陷

该厂精铟锭外观质量存在以下问题：侧面有大量收缩纹，表面凹凸不平，浇铸口大小不一。由于精铟锭质地较软，运输过程中有明显磕碰现象，严重影响精铟锭外观。

4 提高精铟锭质量的改进措施及效果

4.1 改进措施

4.1.1 提高粗铟质量，降低铟锭中Pb、Sn含量

(1)提高反萃液质量是保证海绵铟质量的前提。萃取工序严格控制相比，防止乳化现象产生，减少杂质离子进入反萃液。同时严格控制酸洗的技术条件，以获得较纯的反萃液。

(2)对海绵铟熔铸工艺操作进行优化和改进，及时捞出海绵铟，加装搅拌器，延长反应时间，确保渣液彻底分离，以提高粗铟品位，保证粗铟质量。

改进后粗铟质量有了明显的提高，见表2。

表2 改进前后粗铟的化学成分 %

4.1.2 提高阴极铟质量

电解精炼工序，对整流器进行校对，现场优化电流密度、槽电压等工艺参数。每2 h检测一次室内温度、槽温度，酸度等，有效控制技术条件。为避免产生极化，每2 h用玻璃棒轻微搅动电解液。发现电解槽槽电压高时及时进行调整，保证在合理范围内，确保阴极铟质量。表3为改进前后电解精炼工序的操作参数。

表3 改进前后电解精炼工序的操作参数

另外，为保证电解液清亮，无杂物，制作一个φ1 000×1 000 mm的塑料槽，循环的电解液放置其中静置2 h以上，然后再通过包裹纱布口罩的阀门缓缓流入电解槽内，以满足工艺要求。定期对口罩进行清洗，沉淀物经另一阀门外排。

4.1.3 强化电解操作，避免阴极铟受污染

(1)出槽时先出阴极铟再出残阳极。

(2)清洗阴、阳极的刷子和盆分开，不得混用。

(3)残阳极上的阳极泥清洗干净，以免杂质在系统内循环。

4.1.4 改进搅拌装置，保证除Cd、Tl效果

分析发现，搅拌强度不够是造成铟锭质量波动最主要的因素。为此，将原搅拌器桨叶加大，改单层桨叶为双层桨叶，搅拌器运转时锅内铟液能够形成漩涡，杂质和试剂充分混合反应。改造前后的搅拌器见图2。同时，将一次除杂改为三次除杂。实践证明效果良好。

图2 改进前后的搅拌器

4.1.5 提高精铟锭外观质量

保证精铟锭外观质量从以下几方面着手：

(1)浇注温度控制在190～210 ℃之间。

(2)模具在浇注过程中，温度会逐渐升高，达到一定温度时，铟锭侧面会出现收缩纹，这时必须停止操作，让模具自然冷却或强制冷却。

(3)浇注速度也影响铟锭表面质量。浇注时必须保证铟液均匀、稳定、缓缓流入模具内。

4.2 改进效果

通过对各工序的技术条件进行优化，精铟生产更加稳定，精铟中杂质含量大大降低，彻底解决了精铟锭Cd、Tl、Pb、Sn含量高的问题，精铟锭外观质量也有了较大的改善。改进前后精铟锭质量见表4。

表4 改进前后精铟锭质量 %

由表4可见，改进后生产的精铟锭达到了新标准99.995铟锭的要求。

5 结论

生产实践证明，以上措施实施后，精铟质量有了大幅提高。在质量得到保证的同时，也提高了铟的产量和回收率。目前，该公司精铟质量达到同行业先进水平，为精铟的销售创造了较好的条件。

综上所述，控制精铟锭中Cd、Tl、Pb、Sn四种元素超标的主要措施有：

(1)稳定萃取操作，减少乳化、不分相，提高反萃液质量，强化铸阳极操作确保阳极质量。

(2)电解精炼提纯必须严格控制电解工艺条件，采取精细化操作确保阴极铟质量。

(3)优化铸锭除Cd、Tl操作，提高精铟锭质量。

[1]王树楷．铟冶金[M].北京：冶金工业出版社，2006.

[2]范元俊．电解技术条件对精铟锭质量的影响[J].湖南有色金属，2002，(10)：16-17.

Practiceofimprovingqualityofpurifiedindiumingot

WANG Su-xia, HE Yi, LIAN Cai-hui

The behaviors of Tl, Cd, Pb and Sn in purified indium smelting process were analyzed, and the measures to improve the quality of purified indium ingot were introduced in this paper.

purified indium ingot; impurity removal; quality; technological condition

王素霞(1974—)，女，河南济源人，工程师，从事精铟锭生产工作。

TF843.1

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