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从含铟物料中提取铟 2009-2-17 16:59:20    浏览: 次   我要评论
[导读]我国工厂多用P204有机溶剂萃取法从冶炼中间产物中提取铟,文章通过“概述、原料、技术操作条件、技术经济指标、主要设备选择、配置参考图”等方面介绍了“从含铟物料中提取铟”技术,配有“竖罐炼锌中间产物中回收铟工艺流程、铟萃取流程、萃取槽主要尺寸”等插图,以及“竖罐炼锌的含铟中间产物成分实例、浮渣及精铅成分、萃取原液及萃余液成分”等插表。本文可作为与“从含铟物料中提取铟”有关从业人员的技术指导,亦可为矿业企业行政、技术管理人员提供参考。
    一、概述
 
    我国工厂多用P204有机溶剂萃取法从冶炼中间产物中提取铟,其优点是:
 
    (一)P204对铟选择性较好,能从含铟很低的混合液中萃取铟。
 
    (二)萃取富集倍率高达100倍以上。
 
    (三)工艺简单,操作连续,便于实现自动化。
 
    (四)铟的萃取回收率达高达96%~99%。
 
    从竖罐炼锌的中间产物中回收铟的原料有
 
    1、焦结所产含铟氧化锌
 
    焦结过程中,铟随碳氢化合物燃而挥发进入氧化锌(含铟0.1%~0.2%,含锌50%~60%)中。它是竖罐炼锌过程中数量最多、含铟品位较高的原料,约占铟总回收量的70%~80%。
 
    2、镉系统酸浸液
 
    提镉原料中含有0.01%~0.008%的铟在中浸终点时水解,酸浸时进入酸浸液。
 
    3、锌精馏过程副产的含铟粗铅
 
    锌精馏时,高沸点金属进入铅塔熔析炉,经熔析分离,铟富集于底层的粗铅中,含铟达0.5%~1.2%。
 
    由于原料不同,制造萃取原液的方法也有所不同。含铟氧化锌经酸浸、沉硅、过滤后即得萃取原液,提镉酸浸液经沉硅、过滤后即为萃取原液。对含铟粗铅,则选经熔化,在750~800℃的温度下鼓风氧化,使铟呈氧化铟进入浮渣,用球磨机粉碎、过筛,所得粉状氧化铟以稀硫酸浸出得到硫酸铟溶液,再与氧化锌沉硅过滤后液合并。
 
    图1为从竖罐炼锌中间产物中回收铟工艺流程实例。
 

 
图1  竖罐炼锌中间产物中回收铟工艺流程
 
   二、原料
 
    表1为竖罐炼锌的含铟中间产物成分实例。
 
表1  竖罐炼锌的含铟中间产物成分实例
物料名称
In
Zn
Fe
Pb
Cd
Cu
As
Bi
Sn
SiO2
含铟氧化锌,%
0.1~0.2
50~60
0.63
1.86
1.5
0.15
0.03
 
 
0.08
镉酸浸液,g/L
0.04~0.06
50~60
15~18
 
25
0.1
2.5
 
 
0.2
粗馏粗铅,%
0.5~1.2
1~3
0.05
96
 
 
0.02
0.32
0.05
 
 
    三、技术操作条件
 
    (一)料液制备
 
    1、氧化锌浸出
 
    浸出可在机械搅拌槽内进行,采用一段酸性浸出,终点含酸20~30g/L。氧化锌的主要成分是可溶性金属氧化物,易溶于稀硫酸溶液中,浸出率很高,渣率仅1%~5%,因此右浸出10个周期左右再排渣一次。氧化锌浸出技术操作条件实例如下:
 
温度
85~95℃
液固比
(5~6)∶1
始酸
150~160g/L
终酸
20~30g/L
浸出时间
2~3h
澄清时间
3~4h
 
    2、沉硅
 
    氧化锌浸出液与镉酸浸液含二氧化硅(SiO2)都较高,而且波动范围很大。实践中,原液含二氧化硅超过0.5g/L时,萃取过程中产生第三相。同时萃取过程中原液需保持较高的酸度,否则铜与镉在萃取中的分配系数显著下降;二氧化硅在酸性溶液中容易形成不易沉淀的胶体,因此必须加动物胶沉硅。溶液中含Si1~3g/L,加胶0.1~0.3g/L可使二氧化硅降至0.5g/L以下,沉硅技术操作条件实例如下:
 
    温度      70~80℃
 
    加胶量    SiO2含量的10%~12%
 
    搅拌1~2h     沉淀3~4h
 
    3、过滤
 
    沉硅后的溶液用刚玉过滤器过滤。其技术操作条件为:
 
    过滤速度    0.8~1m3/(m2·h)
 
    压力     0.2~0.3MPa
 
    温度      50~60℃    反吹压力  0.3~0.5MPa
 
    4、粗铅氧化
 
    含铟粗铅在铸铁锅内熔化后,鼓入压缩空气搅拌氧化,使铟与杂质金属氧化进入浮渣,与铅分离而富集。同时,产出含BiO0.1%左右的精铅。通常鼓风5~6h,铟的氧化即趋完全,铅液残铟为0.001%~0.002%,浮渣率达25%~30%,因此每锅要反复捞渣鼓风4~5次,、浮渣经球磨磨细,用0.42mm筛筛分,筛上铅粒返回再氧化。氧化技术操作条件实例如下:
 
    温度750~800℃   鼓风压力0.2~0.3MPa
 
    鼓风时间5~6h    浮渣率25%~30%
 
    操作周期7~8h
 
    表2为浮渣及精铅成分实例。
 
表2  浮渣及精铅成分,%
项目
In
Zn
Cu
Fe
Bi
Sn
As
Cd
Pb
浮渣1
1.57
4.65
0.002
0.4
0.06
0.46
 
87.9
浮渣2
3.3
6.5
 
0.38
0.29
 
92.5
精铅
0.002
 
0.001
0.001
0.1
0.001
0.001
0.0005
99.82
 
    5、浮渣浸出
 
    含铟氧化浮渣用稀硫酸浸出,使铟转化为硫酸铟进入溶液。浸出的技术操作条件实例如下:
 
    温度  85~90℃       液固比(5~6)∶1
 
    始酸  110~120g/L    终酸20~30g/L
 
    为使铟最大限度地进入溶液,一般需进行2~3次浸出,后两次浸出的液固比可缩小至(2~3)∶1,最终渣含铟0.05%以下。
 
    6、镉酸浸液沉硅
 
    镉酸浸液的主要成分(g/L)是:Zn  70~90;Cd  20~30;In 0.1~0.5;Fe5~10;SiO2 0.2~0.6;H2SO4 20~30。
 
    此种溶液的沉硅操作条件与氧化锌液沉硅相同,但应单独萃取,以便将萃余液返镉系统。
 
    (二)溶剂萃取
 
    用P204有机溶剂萃取,使铟进入有机相;经酸洗除去其中的重金属杂质,再用盐酸反萃,得浓度较高的氯化铟,铟的富集倍率可达100~300倍。
 
    萃取剂P204的化学名称为二-2-乙基基磷酸,属于酸性萃取剂,分子量322,堆积密度0.9694~0.97g/cm3,粘度25.92厘泊,系淡黄色油状液体,透明,几乎无臭,易溶于苯、石油、煤油等有机溶剂中。在水中的溶解度为0.012g/L;在1mol硫酸中为0.017g/L。
 
    P204常用3~4倍200号煤油稀释,以降低其粘度及密度,便于与水相分层。200号煤油密度为0.78g/cm3,化学成分为C13~15烷烃混合物,不宜有稀烃存在。
 
    1、萃取
 
    萃取技术操作条件实例如下:
 
    萃取剂P204∶煤油1∶2~4  O/A1∶15;
 
    温度  20~30℃  原液进搅拌室速度10m3/(m2·h);
 
    沉淀分层流速1.84m3/(m2·h)萃余液残铟<0.001g/L;
 
    铟萃取率>97%。
 
    表3为萃取原液及萃余液成分实例。
 
表3  萃取原液及萃余液成分,g/L
项目
In
Cd
Zn
As
萃取原液
0.1
9.45
54.1
2.25
萃余液
0.001
9.45
55.1
2.24
 
    2、酸性
 
    有机相中的部分重金属离子可用稀硫酸冲洗脱除,其技术操作条件实例如下:
 
    酸洗液含硫酸80~100g/L    O/A=5∶1
 
    操作温度  20~30℃  有机相流速    0.42m3/(m2·h)
 
    3、反萃
 
    用浓盐酸反萃洗涤后的有机相,获得InCl3溶液。其技术操作条件实例如下:
 
    反萃剂  盐酸浓度6mol/L   O/A=5∶1
 
    操作温度  20~30℃  有机相流速    0.42m3/(m2·h)
 
    葫芦岛锌厂萃取实例如下:
 
    萃取、酸洗及反萃都在同一箱式萃取槽内进行。萃取箱共分10级,其中4级萃取,3级酸洗,3级反萃。水相与有机相逆流萃取,搅拌器转速为600~650r/min,萃取流程见图2。
 

图2  铟萃取流程
 
    (三)置换
 
    用锌板置换InCl3溶液中的铟,要求在密闭并有通风设施的槽内进行,保持负压操作,严防反应过程中产生的砷化氢逸出。置换技术操作条件实例如下:
 
    酸度  3~4mol  置换温度  50~60℃
 
    置换时间 4~5h  置换后液含铟<0.01g/L
 
    (四)压团熔炼
 
    置换沉积的海绵铟,以清水洗涤3~4遍,用油压机压制成团(成团压力大于1.5MPa)。团块在液体烧碱保护下熔炼铸锭。熔炼温度为350~450℃。表4为熔炼粗铟成分实例。
 
表4  熔炼粗铟成分,%
序号
In
Zn
As
Cu
Bi
Fe
Sn
Pb
T1
Cd
1
99.5
0.03
0.0005
0.017
0.0032
0.015
0.14
0.24
0.0016
0.01
2
99.6
0.01
0.0005
0.011
0.001
0.031
0.17
0.16
0.005
0.018
 
    (五)粗铟电解
 
    1、极板制造
 
    粗铟在甘油保护下熔化烧铸成阳极,外面用分析过滤纸包裹两层,再套榨蚕丝袋,以免电解时阳极泥落入电解液中。电解合格的成品电铟在甘油保护下熔化,铸成1mm厚的薄片,即为阴极。
 
    2、电解液制造
 
    将电铟溶解于分析纯硫酸中,添加NaCl及动物胶,配制成如下成分:In80~100g/L,NaCl80~100g/L,动物胶0.5~1g/L,pH2~3。
 
    3、电解
 
    电解技术条件:温度20~30℃;电流密度60~80A/m2;槽电压0.25~0.3V,同极中心距4mm,电解周期6~7d,电流效率大于96%,残极率45%~50%,电解回收率>95%。
 
    电铟需进行二次电解,其操作条件与一次相同,表5为二次电解析出阴极质量实例。
 
表5  析出阴极质量,%
序号
In
Ag
Cu
Al
Fe
Sn
Pb
T1
Cd
1
99.96
0.0001
0.0001
0.0001
0.0001
0.00063
0.00063
0.016
0.02
2
99.95
0.0001
0.0001
0.0001
0.0001
0.00063
0.00063
0.021
0.02
3
99.95
0.0001
0.0001
0.0001
0.0001
0.00063
0.00063
0.023
0.02
4
99.94
0.0001
0.0001
0.0001
0.0001
0.00063
0.00063
0.034
0.02
 
    (六)电铟精制
 
    电铟含铊及镉较高,须用化学方法除去,其技术操作条件如下:
 
    1、除镉
 
    温度170~180℃,甘油∶铟=1∶10;机械搅拌,KI加入量为镉量的2~3倍,时间1.5~2.0h/次。由于含镉量的不同可根据分析情况反复操作2~3次。
 
    2、除铊
 
    除镉后保持温度170~180℃,甘油∶铟=1∶(5~6),通氯化氢气体约30min并用机械搅拌。
 
表6  为精炼后的精铟质量实例。
序号
In
As
Cu
Al
Fe
Sn
Pb
T1
Cd
1
99.994
0.0001
0.0001
0.0001
0.0001
0.0007
0.00063
0.0011
0.001
2
99.994
0.0001
0.0001
0.0001
0.0001
0.0007
0.00063
0.0012
0.001
3
99.994
0.0001
0.0001
0.0001
0.0001
0.0007
0.00063
0.0010
0.001
 
    四、技术经济指标
 
    (一)各工序铟的回收率实例,%
 
    浸出  92~96  置换  96~98  萃取  95~97  反萃  98~99  熔炼 92~93  酸洗  95~97  电解  95~96。

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好论文
494092438Q 发表于 2014-5-5 12:05:14
这个文章真好!
hyl3617014 发表于 2011-7-2 22:30:46
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