提高铟富集渣品位的措施

尹荣花

(河南豫光锌业有限公司)



提高铟富集渣品位的措施

尹荣花

(河南豫光锌业有限公司)

从中和用氧化锌质量、沉铟前液体含杂以及工艺操作方面分析了影响铟富集渣含铟的因素，通过选择合适的中和沉铟用氧化锌，控制氧化锌中性浸出、锌精矿还原和中和沉铟过程，降低了沉铟前液含铁、含锌，提高了沉铟前液含铟，使铟富集渣含铟由原来的0.4%左右稳定提高至0.8%以上。

氧化锌中和铁铟富集渣品位

0　前言

铟多随铅锌矿伴生，作为铅、锌冶炼的副产品回收。本公司年产电锌25万t回收精铟约25 t。综合考虑河南豫光锌业有限公司物料来源的特点，即氧化锌含铟较低且配入铅系统产出的氧化锌比例高(含砷较高)的特点，选用了分段回收铟的方式，即低酸滤液中和水解产出铟富集渣，铟富集渣再经过浸出、萃取等产出精铟。中和沉铟方式避免了低酸滤液直接萃取带来的萃余液体积大对锌生产系统的冲击，也避免采用锌粉置换过程砷化氢气体放出带来的安全问题。

铟富集渣是生产精铟的原料，其含铟的高低直接影响萃取工艺的稳定，铟产能的高低，以及铟在二次渣、除硅渣中的损失量等，铟富集渣含铟及含杂质成为生产控制的一个关键指标。

1　工艺流程简述

豫光锌业锌冶炼采用了常规湿法炼锌工艺，主要工艺流程为锌精矿焙烧、两段浸出、液体进入三段净化、净化的新液电积产出析出锌，析出锌熔铸产出锌锭。两段浸出产出的渣一般含锌在20%左右，经过压滤机压滤，压滤渣采用挥发窑挥发的方式进行处理，产出的氧化锌经多膛炉脱除氟氯后送入氧化锌料仓，料仓中的氧化锌首先用本工序产出的上清冲矿送入球磨机，经过球磨的矿浆泵入连续中性浸出，中性浸出的矿浆送入浓密机浓密，浓密机产出的上清一部分返至冲矿、剩余部分送至焙砂浸出混合液槽，浓密机底流送低酸浸出，低酸压滤渣高酸浸出，产出铅泥和高酸滤液，高酸滤液返低酸浸出，低酸浸出产出的液体用锌精矿还原，还原后液(即沉铟前液)选用氧化锌进行中和沉铟，产出的铟富集渣送精铟工序生产精铟，沉铟后液返至焙砂浸出系统。沉铟工艺流程如图1所示。

图1　还原、中和工序流程图

2　中和沉铟技术原理

沉铟前液的一般含铟(200～400)mg/l、含酸(30～50) g/l，另含有Fe2+和Fe3+、锌离子等。中和沉铟过程首先是滤液中的酸与氧化锌反应，再是铟铁沉淀进入铟富集渣。

技术原理：铟以氢氧化铟初始沉淀pH值为2.9，至pH值为4.5时反应基本完全，沉铟前液一般含酸35 g/l左右，需使用中和剂使溶液的pH值逐渐升高，使铟沉淀其反应方程式如下：In3++3H2O==In(OH)3↓+3H+。

3　影响铟富集渣含铟的主要因素

3.1中和剂的影响

考虑其他中和剂可能对锌主系统造成影响，我们选择采用氧化锌作为中和剂，一般氧化锌通常含有50%～75%的锌，还含有～7%铁和～10%铅，中和时锌与酸反应进入溶液，铅以硫酸铅形式进入渣中，氧化锌中的铁进入富集渣中。富集渣再次浸出时铅以硫酸铅进入渣中，锌和铁以离子形式进入溶液，对萃取有明显的影响。氧化锌的含杂影响富集渣的质量，导致含铟降低，对后续的处理也有明显的影响。

3.2沉铟前液中铟铁离子浓度的影响

从沉铟前液含铟和铁离子的比例看，经过锌精矿还原后的液体仍含有2 g/l～5 g/l左右的Fe3+，而In3+含量仅200 mg/l～400 mg/l，沉铟前液中Fe3+离子浓度是In3+的10倍左右。铁在中和过程中以氢氧化铁或碱式硫酸铁的方式沉淀，导致渣量大幅度增加，稀释了富集渣中铟品位，也会因Fe(OH)3胶体的存在影响富集渣的压滤。沉铟前液含铟的降低，相对含杂升高，铁铟浓度的比例相应升高，也会降低铟富集渣含铟。

3.3沉铟前液酸度、锌离子浓度的影响

由于沉铟用的氧化锌一般含有一定杂质，这部分杂质即影响氧化锌与酸的充分反应，最终又以沉淀形式进入铟富集渣中。酸度的高低直接影响氧化锌的使用量，使用量的增加导致渣量的增加，富集渣中含铟降低。沉铟前液含锌过高中和沉铟时将会有部分锌进入渣中，导致渣量增加，含铟降低。

3.4沉铟过程操作的影响

加入氧化锌速度过快，使氧化锌反应不充分，导致中和剂过量。操作终点pH控制过高，使富集渣产量增加，含铟下降。

4　提高铟富集渣含铟的主要措施

4.1沉铟用氧化锌的选择

从沉铟的原理看，氧化锌品质越高越有利于提高铟绵品位，综合考虑铟富集渣质量和工序成本，最初选用了回转炉产氧化锌和纳米氧化锌搭配的方式，产出的铟富集渣质量较好。由于纳米氧化锌价格的原因，又采用外购的含锌较高的普通氧化锌，但由于其来源范围窄，需要量的增加，导致品质波动较大，且有结块，对沉铟过程和富集渣含铟均造成一定影响。为稳定沉铟用氧化锌的质量，我们选择使用析出锌熔铸过程的浮渣，该浮渣含锌在75%～80%(其中有少量锌金属)，含氯1%左右，砷锑等杂质微量。为避免氯的影响，对浮渣进行了回转炉高温脱氯处理，高温脱氯过程中，也使浮渣的金属锌转化为氧化锌，即脱除了氯又避免了金属锌在沉铟过程的安全隐患。年产25 万t电锌的系统产浮渣约8000 t，沉铟氧化锌的用量约6000 t，熔铸产出的浮渣可满足沉铟氧化锌的用量。

4.2降低沉铟前液Fe3+的含量

氧化锌低酸滤液中铁含量一般在20 g/l左右，其中大部分为Fe3+，随着中和反应的进行Fe3+沉淀进入富集渣中，即降低了富集渣铟含量，也影响压滤过程。为此，采用锌精矿对低酸滤液进行还原，其反应方程式如下： ZnS+2Fe3+=Zn2++2Fe2++S0。

为降低还原后液中Fe3+含量，通过改造加料设施，保证锌精矿的均匀缓慢加入，选用低铁和粒度细的锌精矿作为还原剂，严格控制还原时间、温度，执行锌精矿分次、间隔加入的方式，并在作业现场采用还原后液比色方法直接判定还原后液Fe3+含量。通过以上改进和工艺控制，还原后液含Fe3+由原来的平均3.5 g/l降低1.5 g/l以下，同时还原后液 Fe3+含量也趋于稳定。

4.3提高沉铟前液中铟的含量

沉铟前液含铟高低除受原料氧化锌含铟的影响外，过程控制对其也有较大影响。中浸渣率的降低，有利于提高沉铟前液中铟的含量。具体措施为：一是改进料仓结构稳定氧化锌均匀下料，增加废液流量计，保证氧化锌与废液的充分反应；二是在球磨机出口处矿浆中增加废液加入点，延长废液与氧化锌的反应时间。三是严格控制中性浸出各槽pH值的控制，通过上述措施，中浸底流含锌由原来的28%降低至20%左右，铟由原来的0.08%提高到0.1%以上。

4.4降低沉铟前液中锌离子浓度和酸度

降低沉铟后液的锌离子浓度可减少铟富集渣含锌，同行业中多家采取中浸底流压滤的方式，中浸浓密机底流矿浆含固量一般在30%左右，上清含锌在140 g/l～160 g/l之间，通过压滤，每立方矿浆可减少带入低酸浸出工序的锌量为近100 kg，同时降低了中浸渣量，也使后续低酸、高酸以及还原等液体含锌大幅度降低，进而减少了锌进入铟富集渣中。

在低酸浸出温度控制在55 ℃～65 ℃时，低酸浸出酸度可降低至35 g/l以下，低酸滤液酸度的降低，减少了中和氧化锌的使用量。

4.5强化沉铟过程的精细化操作

沉铟过程操作对富集渣产出量也有一定的影响，在加料口放置平台格筛、挡板，并采取分批次加入氧化锌的方式，避免氧化锌集中加入过快、过多造成的局部反应不完全的问题。为此制定了沉铟细节工艺控制要求，终点pH值3.5～4.0、加入量第一次2 t左右、第二次1 t左右、第三加入少量氧化锌调节终点pH 值，反应结束加入少量生产水稀释液体的锌，加入时每次相隔半小时，即保证氧化锌的充分反应，又减少铁在搅拌过程的氧化沉淀。

5　实施效果

公司从2013年逐步实施了上述一系列措施，富集渣质量有明显的提高，含杂大幅度下降。实施前和实施后铟富集渣含铟及含杂情况的对比见表1。

富集渣含铟升高以及含杂下降，减少了精铟生产萃取过程的乳化现象，料液含铟由原来的0.6 g/l

表1　实施前和实施后铟富集渣含铟及含杂情况的对比

左右提高至1.5 g/l以上，萃取能力得到缓解，精铟产量由原来的年产20 t提高到25 t以上。

6　结论

提高铟绵品位氧化锌质量起着至关重要的作用，沉铟前液酸度、含铟以及操作等有一定影响。选择合适的氧化锌，控制沉铟前液含杂和含铟以及精细化操作，可提高铟绵含铟。

存在的问题：由于液体中铁离子含量较高，虽然还原工序使大部分Fe3+还原为Fe2+，但中和过程pH值2.5以上时Fe2+在空气作用下仍会氧化为Fe3+，这也使铟绵含铁较难进一步降低。

7　参考资料

[1]王树楷.《铟冶金》[ M].北京：冶金工业出版社,2006:147-171.

[2]梅光贵,王德润,周敬元,等. 《湿法炼锌学》[M].长沙：中南大学出版社，2001:225-265，443-446.

MEASURES TO IMPROVE THE GRADE OF INDIUM RICH SLAG

Yin Ronghua

(Henan Yuguang Zinc Industry Co., Ltd)

The factors affecting indium enrichment in indium rich slag are analyzed from the neutralization of the quality of zinc oxide，the former liquid impurity and the process operation. By selecting appropriate neutralizing sink with zinc oxide,zinc concentrate reduction and neutralization process are controlled to decrease the content of Fe and Zn in the solution, and improve the heavy indium solution containing indium, thus the content of indium contained in the slag is increased from 0.4% to 0.8%.

Zinc oxideneutralizationironIndium rich slaggrade

联系人：尹荣花,工程师,河南.商丘(476000),河南豫光锌业有限公司科技发展部；2015-12-31