从含铟氧化锌烟尘中回收铟.pdf

2 0 1 2 年1 1 期 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ，c n 4 l d o i l O ，3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 0 0 7 7 5 4 5 ．2 0 1 2 ．“．0 1 2 从含铟氧化锌烟尘中回收铟 高照国，曹耀华，刘红召，王威 中国地质科学院郑州矿产综合利用研究所，国家非金属矿资源综合 利用工程技术研究中心，郑州4 5 0 D 0 6 摘要采用中性和酸性两步浸出、萃取与反萃、置换工艺流程从含铟氧化锌烟尘中制备海绵铟，考察中 性浸冉的初始酸度和氧化剂用量、酸性浸出的浸出酸度和时间等对锌和铟浸出的影响。结果表明，在最 佳条件下，铟和锌浸出率分别为9 0 ．6 0 ％和8 9 ．2 8 ％。浸出液经过萃取、反蒂取、锌粉置换得到海绵铟， 其中三级逆流萃取率9 9 ．8 0 ％、三级逆流反萃率9 9 ．9 0 ％、置换率9 9 ．5 0 ％。 关键词氧化锌炯尘；铟；浸出；萃取；回收；海绵铟 中图分类号T F 8 4 3 ．1文蔬标识码A文章编号l 0 0 7 7 5 4 5 2 0 1 2 1 l 0 0 4 l0 3 I n d i u mR e c o V e r yf r o mI n d i u m - b e a r i n gZ i n co x i d eD u s t G A 0Z h a og u o ，C A Y a o h u a ，L I UH o n g z h a o ，W A N GW e i Z h e n g z h 。u1 n s t ；t u t eo fM u l t i p u r p 。s eU t i l i z a t l D n 。fM I n e r a lR e s o u r c c s ，C A G S ，N a t l 。n a lR e s c a r c hC e n t e ro f M u I t I p u r p o s PU t l I 】z a t i m 。fN 0 nm e c a I I I cM l n e r a iR e s o u r c c s ，Z h e n g z l l o u4 j 0 0 0 6 ，C h l n a A b s t r a c t S p o n g ei n d i u mw a sp r c p a r e df r o mi n d i u m 小c a r i n gz i n c 。x i d ed u s tw i t ht h cp r o c e s s e so f n e u t r a l a n da c i d i cl e a c h i n g ，e x t r a c t i 。na n db a c ke x t r a c t i 。n ，a n dr e p l a c e m e n t ．T h ee f f e c t so ft h ei n i t i a la c i d i t ya n d o x i d a n td o s a g ei nt h en e u t r a ll e a c h i n g 。l e a c h i n ga c i d i t ya n dt i m ei nt h ea c i dl e a c h i n go nt h e1 e a c h i n go fz i n c a n di n d i u mw e r ei n v e s t i g a t e d 。T h er e s u l t ss h o wt h a tt h ei n d i u ma n dz i n c l e a c h i n gr a t e i s9 0 ．6 0 ％a n d 8 9 。2 8 ％r e s p e c t i v e l yL l n d e rt h eo p t i m u m c 。n d i t i 。n s ．T h e s p 。n g ei n d i u mi so b t a i n e df r 。mt b e 】e a c h i n gs 0 1 u t i o nb ye x t r a c t i o n ，b a c ke x t r a c t i o na n dz i n cp o w d e rr e p l a c e m e n t ，i nw h i c ht h et h r e ec o u n t e r c u r r e n te x t r a c t i o nr a t ei s9 9 ．S o ％，t h et h r e ec o u n t e r c u r r e n tb a c ke x t r a c t i o nr a t ei s9 9 。9 0 ％，a n dt h er e p l a c e m e n tr a t ei s 9 9 ．5 0 ％． K e yw o r d s z i n co x i d ed u s t ；i n d i u m ；l e a c h i n g ；e x t r a c t i o n ；r e c o V e r y ；s p o n g ei n d i u m 铟广泛应用于计算机、国防、核丁业及信息产业 等，同时也是制造新一代铜铟硒高效太阳能电池和 下一代I n s b 电脑芯片的核心材料。成矿区域和矿 床密集区主要分布于克拉通周边的沉积区，位于地 壳盖层较厚的地域，如中亚成矿域、中国江南古陆周 边、西秦岭地域等。本文从含铟氧化锌烟尘中回收 铟。 收稿日期2 0 1 20 5 一0 2 作者简介高照国 1 9 8 0 一 ，男，山东单县人，助理研究员，学士 1 试验原料和工艺流程 原料为某企业铅冶炼流程鼓风炉渣烟化产生的 氧化锌烟尘，化学成分 ％ P b3 5 ．9 2 、Z n3 6 ．6 5 、 C uO ．0 0 6 8 、F eO ．6 0 、S i j 。7 ．3 2 、C a 02 ．5 3 、S3 ．8 1 、 A s3 ．0 5 、I n0 ．0 0 3 、C dO ．0 3 5 。工艺流程见图1 。 万方数据 4 2 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r l m m ．c n 2 0 1 2 年1 1 期 堂 堡鱼 盖逸厦速 回收锌 图1氧化锌烟尘提取铟工艺流程图 F i g ．1 P r o c e s s “o ws h e e to fs p o n g ei n d i u m p r e p a r e df r o mz i n co x i d ed u s t 2浸出试验 2 ．1 中性浸出试验 在反应终了前的半小时用中和剂 氧化钙 调整 溶液p H 一5 ．0 ～5 ．2 ，并保持到反应结束。溶液中 的铟及部分铁水解沉淀进入中性浸出渣，锌继续留 在溶液中，过滤后使锌与铟分离，并将铟初步富集到 中性浸出渣中。 2 ．1 ．1 初始酸度 固定条件浸出温度8 0 ℃、液固比4 1 、反应 时间4h 、氧化剂加入量为矿重的1 ％。初始酸度对 中性浸出效果的影响结果见图2 。 初始酸度他L 一1 图2 初始酸度对中性浸出效果的影响 F 唔2 E f f e c to fi n i t i a la c i d i t yo nl e a c h i n gi n n e u t r a Il e a c h i n gs t a g e 由图2 可看出，初始酸度控制在1 3 0 ～1 5 0g ／L 时，铟基本不被浸出，锌浸出率在8 5 ％以上。初始 酸度过高，反应终了溶液中残留酸量过大，中和操作 时氧化钙消耗量大，同时巾性浸出渣量大增，使得锌 的浸出率较难提高，因此，初始酸度选择1 4 0g ／I 。为 宜。 2 ．1 ．2 氧化剂用量 固定条件浸出温度8 0 ℃、液固比4 1 ，浸m 时间4h ，初始酸度1 4 0g ／I 。，氧化剂选择二氧化锰， 试验结果见图3 。 鋈 碍 丑 蟛 12 氧化剂用量／％ 图3氧化剂用量对中性浸出效果的影响 F i g ．3 E f f e c to fo x i d a n td o s a g eo nl e a c h i n g i nn e u t r a ll e a c h i n gs t a g e 由图3 可看出，氧化剂用量对铟的浸出几乎没 有影响，当氧化剂用量为矿量的1 ％时，锌浸出效果 最好，因此，选择氧化剂最佳加入量为矿重的1 ％。 2 ．2 酸性浸出 在初始酸度1 4 0g ／L 、浸出时间4h 、液固比 4 1 、浸出温度8 0 ℃的中性浸出条件下制备中性浸 出渣。渣样烘干、混匀后进行酸性浸出试验。 2 ．2 ．1 浸出酸度 固定条件液固比4 1 、浸出温度8 0 ℃、浸出 时问6h 。当浸出酸度分别为1 6 0 、1 8 0 、2 0 0 和2 2 0 g ／L 时，铟浸出率分别为8 7 ．0 5 ％、8 8 ．1 4 ％、 9 0 ．2 3 ％和9 0 ．3 0 ％。可以看出，当浸出酸度高于 2 0 0g ／L 后，铟浸出率提高幅度较小，因此，浸出酸 度选择2 0 0g ／L 为宜，浸出后液余酸8 0g ／L 左右。 2 ．2 ．2 浸出时间 固定条件液固比4 1 、浸出温度8 0 ℃、浸出 酸度2 0 0g ／L 。当浸出时间分别为5 、6 、7 和8h 时． 铟浸出率分别为8 8 ．4 0 ％、9 0 ．1 5 ％、9 0 ．2 8 ％和 9 0 ．3 2 ％。可以看出，适宜的浸出时间为6h 。 3萃取 有机相组成为P 2 0 4 2 6 0 号溶剂油，考察萃取 剂浓度、相比、混合时问、料液酸度等对萃取铟的影 万方数据 2 0 1 2 年1 1 期有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 4 3 响。 3 ．1 萃取剂浓度 固定条件萃取原液含铟6 0m g ／L 、p H o ．3 、混 合时间5m i n 、静置时间5m i n 、相比A ／O 一1 0 ／1 。 当萃取剂浓度分别为5 ％、l o ％、1 j ％、2 0 ％、3 0 ％ 时，铟浸出率分别为7 1 ．5 2 ％、8 3 ．4 6 ％、9 0 ．2 2 ％、 9 0 ．2 4 ％、9 0 ．3 3 ％。由结果可知，适宜的萃取剂浓度 为1 5 ％。 3 ．2 相比 固定条件萃取原液含铟6 0m g ／L 、p H o ．3 、混 合时间5m i n 、静置时间5m i n 、P 2 0 4 浓度1 5 ％。当 萃取相比分别为5 、1 0 、1 5 、2 0 时，铟浸出率分别为 9 3 ．6 0 ％、9 0 ．3 7 ％、8 8 ．3 4 ％、8 5 ．0 2 ％。考虑生产成 本及操作，选择相比A ／ 一1 0 ／1 为宜。 3 ．3 混合时间 固定条件萃取原液含铟6 0m g ／L 、p H o ．3 、静 置时间5m i n 、相比A ／ 一1 0 ／1 、P 2 0 4 浓度1 5 ％。 混合时间为3m i n 、4m i n 、5m i n 、6m i n 、7m i n 时，铟 浸出率分别为7 1 ．2 0 ％、8 2 ．3 0 ％、9 0 ．2 2 ％、 9 0 ．2 9 ％、9 0 ．2 4 ％。 可以看出5m i n 之内萃取过程基本完成，因 此，适宜的萃取时问为5m i n 。 3 。4 萃取原液p H 固定条件萃取原液含铟6 0m g ／I 。混合时间5 m i n 、静置时间5m i n 、相比A ／O 一1 0 ／l 、P 2 0 4 浓度 1 5 ％。当萃取原液p H 分别为o ．3 、o ．5 、1 ．o 、1 ．5 、 2 ．o 时，铟浸出率分别为9 0 ．1 2 ％、9 0 ．2 0 ％、9 0 ．2 5 、 8 9 ．0 4 ％。结果表明，p H 小于1 ．5 对萃取率影响不 大。当p H 接近2 时，溶液出现浑浊并有物质析出， 析出物的数量随p H 进一步升高而快速增加，从而 会影响萃取效果。适宜的浸出液p H 为o ．3 。 3 ．5 逆流萃取 根据以上结果，在下述综合条件下进行三级逆 流萃取试验萃取原液p H o ．3 、萃取剂浓度1 5 ％、相 比A ／O 一1 0 ／1 、混合时间5m i n 、静置时间5m i n 。 当萃取级数分别为1 、2 、3 、3 时，铟萃取率分别为 8 3 ．5 3 ％、9 5 ．6 2 ％、9 9 ．8 2 ％、9 9 ．8 9 ％。 4反革 负载有机相用6m o l ／L 盐酸溶液进行反萃，相 比A ／O 一1 ／1 2 ，反萃时间1 0m i n ，静置时间5m i n ， 单级反萃反萃率9 3 ．2 3 ％。采用三级逆流反萃，当 萃取级数分别为1 、2 、3 、3 时，铟反萃率分别为 8 6 ．2 8 ％、9 7 ．5 1 ％、9 9 ．9 0 ％、1 0 0 ．o ％。可以看出，负 载有机相经过三级逆流反萃，铟反萃率达到 9 9 ．9 0 ％以上。反萃后液铟含量7 ．2g ／L 。 5置换 选用锌粉作为置换剂，进行富铟溶液置换制取 海绵铟试验。置换反应在三角瓶内电磁搅拌下进 行。结果见表1 。 表1 锌粉置换试验结果 T a b l e1R e s u l t so fz i n cr e p l a c e m e n t 由表1 可知，反应时间越长，置换效果越好。但 是，如果置换时间过长的话，未反应的锌粉将被氧化 成氧化锌，从而影响海绵铟的质量，因此，适宜的置 换时间为2 天。 6结论 采用中性和酸性两步浸出、萃取和反萃、锌粉置 换工艺流程从铟氧化锌烟尘中制备海绵是可行的。 在最佳浸出条件下，铟浸出率9 0 ．6 0 ％，锌浸出率 8 9 ．2 8 ％。采用P 2 0 4 三级逆流萃取工艺，铟萃取率 9 9 ．8 0 ％。采用盐酸溶液作为反萃剂，三级逆流反萃 率9 9 ．9 0 ％。锌粉置换率9 9 ．5 0 ％。 参考文献 [ 1 ] 王振文，尹飞，江培海，等．含铟锌精矿低温氧压酸浸液 铟的回收试验研究[ J ] ，有色金属 冶炼部分 ，2 0 0 9 6 3 5 3 8 ． [ 2 ] 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