从铟浮渣碱渣中回收铟的工艺研究

2018-03-16 03:28王建芳刘明宝

王建芳，徐杰，王君，刘明宝

(商洛学院化学工程与现代材料学院，陕西省尾矿资源综合利用重点试验室，陕西商洛 726000)

1 浮渣、再生碱渣及中和渣的来源和回收工艺

铟在地壳中的含量为1×10-5%，虽然有其独立矿物，如硫铟铜矿、硫铟铁矿、水铟矿，但量极少，绝大部分铟都分散在其他矿物中[1-3]。由于铟在地壳中含量少，且主要用于ITO靶材、电子半导体、焊料和合金等领域[4-5]，因此铟锭价格一直以来都很高。

闪锌矿中铟的含量为0.000 1%～0.1%，铅锌冶炼时所产的尾渣含铟较高，是铟锭生产的主要原料来源[6-7]。因此铅锌冶炼厂会对尾渣中的铟进行回收利用。图1为部分锌冶炼企业铟生产工艺图。

图1 铟生产工艺流程图

由图1可看出，铟锭生产过程中，开路的产品有铅渣、萃余液、再生碱渣、中和碱渣和浮渣。铅渣和萃余液含铟极低，其中的铟没有回收价值。而再生碱渣、中和碱渣和浮渣含铟很高，极具回收价值。然而，对于再生碱渣、中和碱渣和浮渣，由于无较好的回收技术，大多锌冶炼企业没有对其中的铟进行回收。

采用图2所示工艺回收浮渣中的铟，中和碱渣、再生碱渣采用浸出—萃取工艺回收其中的铟。

图2 浮渣回收铟工艺流程图

铟浮渣(片状含铟93.16%、粉末状含铟25.82%)，盐酸(HCl 31.32%)，双氧水，片碱，铝板，中和碱渣(含铟18.91%)，再生碱渣(含铟7.34%)，硫酸，有机相(P204∶200#航空煤油=3∶7)，烧杯，搅拌器，电加热板，ICP。

2.2.1 铟浮渣中铟的回收试验

将粉末状铟浮渣加盐酸浸出，浸出条件和结果见表1。

由表1可知，液固比为5∶1(盐酸稍过量)，室温下，反应6 h，浸出后液含铟达到50.46～51.38 g/L，达到生产指标要求。

浸出液过滤，室温下向滤液中加入片碱进行中和，使pH达到2.0～2.5，然后按溶液量的0.5%加入双氧水，静置4 h后，溶液含铟为18～24 g/L，向其中加入铝片室温下进行置换，置换时间3～7 h。置换后液控制含铟≤30 mg/L。置换所得海绵铟成分见表2。

由表2可知，海绵铟质量较好，含铟大于80%，杂质含量较低，达到生产指标要求。

将海绵铟和片状、颗粒状浮渣放入粗铟锅中(海绵铟或片状浮渣也可单独放入粗铟锅中处理)，温度300～400 ℃，片碱作为覆盖剂，熔融1～2 h,铸阳极板。阳极板成分见表3。

表1 浮渣浸出试验结果

表2 海绵铟成分 %

表3 阳极板成分 %

由表3可知，阳极板杂质很低，达到生产指标要求。

2.2.2 中和碱渣和再生碱渣中铟的回收试验

中和碱渣和再生碱渣加硫酸进行浸出，结果见表4。

由表4可知，中和碱渣和再生碱渣硫酸浸出，浸出液含铟20.9～25.4 g/L，浸出渣含铟在0.29%～0.76%，浸出效果很好，回收率很高。

表4 碱渣浸出试验结果

将浸出液稀释至含铟1 600 mg/L，取稀释后的浸出液3 L加有机相1 L，常温下搅拌1 min，静置5 min，进行一级萃取。一级萃取后液含铟656.54 mg/L。可见，常温下一级萃取可使58.96%的铟进入有机相。

取一级萃取后的溶液3 L加新有机相1 L，常温下搅拌1 min，静置5 min，进行二级萃取。二级萃取后液含铟191.15 mg/L。因此，常温下经过二级萃取，可使88.05%的铟进入有机相。

取一级萃取后的液体3 L加新有机相1 L，40 ℃温度下搅拌1 min，静置5 min，进行二级萃取，二级萃取后液含铟为65 mg/L。因此，常温下进行一级萃取，40 ℃温度下进行二级萃取，可使95.94%的铟进入有机相。

(1)铟浮渣分类后，经上述工艺处理，铟回收率达99%，且成本极低，可应用于生产。

(2)中和碱渣和再生碱渣进行浸出，浸出液含铟高，经过二级萃取，含铟由1 600 mg/L降到65～191 mg/L，回收效果明显。

(3)目前铟锭的市场价格为150万元/t，硫酸价格300～400元/t，有机相价格1 200～1 300元/t，盐酸价格110元/t。经估算，采用上述工艺处理铟浮渣、碱渣，生产成本约为68万元/t铟，经济效益良好。

[1] 伍赠玲.铟的资源、应用与分离回收技术研究进展[J].铜业工程，2011(1)：25-30.

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