锌精矿浸出液中铟铁分离工艺研究.pdf

有色金属 冶炼部分2 0 1 0 年1 期4 3 ． 锌精矿浸出液中铟铁分离工艺研究 史爱芹，刘厚凡，周新木，王素敏 南昌大学化学系，南昌3 3 0 0 3 1 摘要利用软锰矿在酸性 硫酸体系 条件下氧化浸出闪锌矿，对其浸出液进行萃取铟分离铁。以P 5 0 7 一煤油为萃取体系，考察酸度、萃取剂的浓度、温度、相比 体积比 、时间等对铟铁萃取率的影响。在室 温条件下，酸度1 ．5m o l ／L 、P 5 0 7 体积分数3 0 ％、萃取相比1 1 、萃取时间1 0r a i n 、铟的一级萃取率可达 到9 9 ％以上，而铁的一级萃取率为2 0 ％。对负载有机相进行草酸 3 0g ／L 洗涤，铁洗涤率为9 9 ．9 9 ％， 而铟的洗涤率仅为0 ．0 0 01 ％。达到了萃取富集铟分离杂质的目的。 关键词闪锌矿；铟；铁；P 5 0 7 中圈分类号T F 8 1 3 ；T F 8 4 3 ．1文献标识码A 文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 1 0 0 1 一0 0 4 3 一0 3 T e c h n o l o g i c a lS t u d yo ft h eI n d i u m I r o nS e p a r a t i o ni nL i x i v i u mo fS p h a l e r i t e S H IA i - q i n ，L I UH o u f a n ，Z H O UX i n m u ，W A N GS u m i n D e p a r t m e n to fC h e m i s t r y ，N a n c h a n gU n i v e r s i t y ，N a n c h a n g3 3 0 0 3 1 ．C h i n a A b s t r a c t S p h a l e r i t ew a so x i d i z e da n dl e a c h e db ym a n g a n e s eo r ei na c i d i cc o n d i t i o n s u l f u r i ca c i ds y s t e m ， l i x i v i u mo fw h i c hw a su s e dt oe x t r a c ti n d i u ma n ds e p a r a t ei r o n ．T h ea c i d i t y ，e x t r a c t i v ec o n c e n t r a t i o n ， t e m p e r a t u r e ，p h a s er a t i o v o l u m er a t i o ，t i m eo ne x t r a c t i v ee f f i c i e n c yo fi n d i u m i r o nw e r ee x a m i n e dw i t h P 5 0 7 一k e r o s i n e ．A tr o o mt e m p e r a t u r e ，as i n g l ee x t r a c t i v er a t eo fi n d i u mw a sm o r et h a n9 9 ％，h o w e v e r ，i r o n3 0 ％w h e nt h ee x t r a c t i v ea c i d i t yw a s1 ．5m o l ／L ，P 5 0 7v o l u m er a t i oi no r g a n i cp h a s ew a s3 0 ％，p h a s e r a t i ow a s1 1a n dt i m ew a s10m i n ．L o a d e do r g a n i cp h a s ew a sw a s h e dw i t hH 2C z0 4 ’w a s h i n gr a t eo fi r o n w a s9 9 ．9 9 ％，i n d i u mw a s0 ．0 0 01 ％．T h er e s u l t ss h o wt h a tt h es e p a r a t i o no fi n d i u m i r o na c h i e v e so p t i m u me f f e c t ． K e y w o r d s S p h a l e r i t e ；I n d i u m ；I r o n ；P 5 0 7 铟是稀散金属之一，在地壳中的含量很低，没有 单独的铟矿床，主要富集于硫化矿中，特别是闪锌矿 内，是冶炼锌、铅的副产物[ 1 “] 。 铟的分离提取方法有萃淋树脂分离、液膜分离、 溶剂萃取等【7 叫川，其中溶剂萃取在工业上得到了广 泛的应用。P 2 0 4 、P 5 0 7 是工业上常用的萃取剂， P 2 0 4 存在着反萃酸度高、萃取剂易老化，循环利用 能力差、萃取过程中易乳化等现象[ ”J ，用P 5 0 7 代替 P 2 0 4 作为铟的萃取剂可以克服这些缺点。 本文利用软锰矿氧化浸出锌精矿，用P 5 0 7 萃 取铟分离铁，其中二价金属干扰很小，干扰最大的是 作者简介史爱芹 1 9 8 2 一 ，女，河南开封人，硕士研究生 铁，铁和铟有着相似的性质，成为最难分离的共存杂 质．故铟铁分离成为回收铟的关键。 实验部分 试验原料软锰矿 含二氧化锰3 0 ％ 和锌精 矿，锌精矿的主要成分Z n4 8 ％、F e3 6 ％、P b 2 ．7 ％、C u0 ．5 5 ％、I n5 5g ／t 、A g2 6g ／t 。 实验仪器H Y 一4 型调速多用振荡器；D K Z 一2 型电热恒温振荡水槽；D H G ～9 0 2 3 A 型电热恒温鼓 风干燥箱。 实验试剂P 5 0 7 ，磺化煤油，邻苯二甲酸氢钾， 万方数据 4 4 有色金属 冶炼部分 2 0 1 0 年1 期 碳酸钙为基准试剂，其余试剂为分析纯。 洗涤条件室温，平衡时间5r a i n ，相比0 ／A 2 ／1 。 洗涤率的测定洗涤率％ X E Y ] A ／X E Y ] o 其中E Y - ] A 为洗涤水相Y 浓度，E Y ] 。，为负载 有机相Y 浓度。 2实验结果与讨论 2 ．1 平衡水相酸度对P 5 0 7 萃取铟、铁的影响 固定温度为2 9 3K ，相比O ／A 1 ／1 ，振荡时 间1 0r a i n ，静置时间5m i n 的条件下 如未特殊说 明以下是相同的萃取条件 ，不同酸度条件下萃取 铟、铁结果如表1 所示，由表1 可见随着酸度的降 低，铟、铁萃取率升高，考虑到铟在有机相的富集及 负载有机相的洗涤情况，选择水相酸度1 ．5m o l ／L 左右为宜，此时铁萃取率不高于2 0 ％。 表1 酸度对萃取率的影响 T a b l e1 T h ee f f e c to fa c i d i t yo ne x t r a c t i v ee f f i c i e n c y 2 ．2 ’萃取剂体积浓度对铟、铁萃取的影响 按照萃取剂P 5 0 7 在有机相中的体积浓度分别 为1 0 ％、2 0 ％、3 0 ％、4 0 ％、5 0 ％、6 0 ％进行操作。 结果如图1 所示，从图1 可以看出，随着P 5 0 7 体积 浓度的升高，铟、铁的萃取率明显升高，而当P 5 0 7 浓度大于3 0 ％后，曲线渐趋于平缓，再加大萃取剂 浓度，萃取率的变化不再明显。可见3 0 ％的P 5 0 7 能萃取绝大部分的铟，一级萃取率达9 9 ．9 5 ％，而此 时铁的一级萃取率却为1 6 ％，综合各种因素，确定 萃取剂的最佳体积浓度为3 0 ％。 】o o 9 0 8 0 7 0 6 0 塞5 0 4 0 3 0 2 0 1 0 1 0 9 02 0 8 0 3 0 7 0 4 0 6 05 0 5 06 0 4 0 P 5 0 7 的体积浓度 图1P 5 0 7 的体积浓度对铟铁萃取率的影响 F i g ．1 T h ee f f e c to fv o l u m ec o n c e n t r a t i o no f P 5 0 7o ne x t r a c t i v ee f f i c i e n c yo fi n d i u m - i r o n 2 ．3 温度对铟、铁萃取的影响 温度也是影响萃取铟关键因素之一。从理论分 析萃取反应是放热反应，温度升高不利于萃取反应 的正向进行，一般萃取都是在室温下进行的，但是当 溶液的温度过低，会使有机相萃取活性下降，有机相 和水相接触过程中使水相发粘，严重的会产生油包 水型的第三相，导致乳化，使分子的扩散速度减慢。 因此在萃取过程中也要保证一定的温度，但是温度 又不能太高，否则会使有机相挥发，造成有机相的损 失。图2 结果表明选择2 9 3 K 为最佳条件。 图2 温度对钢铁萃取的影响 F i g ．2T h ee f f e c to ft e m p e r a t u r eo n e x t r a c t i v ee f f i c i e n c yo fi n d i u m - i r o n 2 ．4 相比对P 5 0 7 萃取钢、铁的影响 不同相比对铟铁萃取的影响，如图3 所示，随着 相比的增加，铟和铁的萃取率都随着增减，在相比为 1 1 时，铟的萃取率大于9 9 ％，而铁的萃取率仅为 1 6 ％，分离系数为最大，故选择相比为1 l 。 2 ．5 平衡时间对萃取率的影响 时间对铟、铁萃取率的影响结果见图4 ，萃取过 程中没有产生乳化现象，易于分层，萃取铟的动力学 反应速度快。根据图4 分析，随着时间的增加铟和 铁的萃取率都随着增加。9m i n 时，铟萃取率是 9 9 ．5 3 ％，而铁的萃取率为1 6 ．3 0 ％，所以1 0m i n 为最佳。 万方数据 有色金属 冶炼部分 2 0 1 0 年1 期4 5 1 0 0 8 0 6 0 球 菌4 0 2 0 O 球 苗 1 4l 3 1 2 1 12 1 0 ／A 图3 相比对铟铁萃取的影响 F i g ．3 T h ee f f e c to fp h a s er a t i oo n e x t r a c t i v ee f f i c i e n c yo fi n d i u m - i r o n 3691 21 51 8 f f m i n 图4 平衡时间对铟铁萃取的影响 F i g ．4 T h ee f f e c to fb a l a n c et i m eo n e x t r a c t i v ee f f i c i e n c yo fi n d i u m - i r o n 2 ．6 负载有机相的洗涤与反萃情况 对负载有机相用3 0g ／L 草酸进行洗涤，I n 洗 涤率为0 ．0 0 01 ％，F e 洗涤率为9 9 ．9 9 ％。说明在用 软锰矿氧化浸出闪锌矿的浸出液中，经过洗涤铁几 乎不干扰铟的萃取回收。 3结论 用3 0 ％P 5 0 7 7 0 ％磺化煤油萃取分离含铟的 浸出液，在O ／A 1 ／1 、酸度1 ．5m o1 ／L 、萃取时间 1 0r a i n 、温度在2 9 3K 的条件下，铟的一级萃取率达 9 9 ％以上，铁的萃取率在2 0 ％以下，经过草酸的洗 涤，铁的洗涤率为9 9 ．9 9 ％，可以满足有价金属铟富 集分离的目的。 参考文献 ．1 ] 车拥霞，李建成．从低品位含铟物料中富集铟[ J ] ．有色 金属 冶炼部分 ，2 0 0 6 6 4 0 4 1 ． [ 2 ] A l f a n t a z iAM ，M o s k a l y kRR ．P r o c e s s i n go fi n d i u m a r e v i e w [ J ] ．M i n e r a l sE n g i n e e r i n g ，2 0 0 3 ，1 6 8 6 8 7 6 9 4 ． 1 - 3 3H a l s a l lP ．I n d i u m - e x t r a c t i o nf r o ml e a d ，z i n ca n dt i nc i r c u l t s [ J ] ．T r a n s a c t i o n so ft h eI n s t i t u t i o no fM i n i n g M e t a l l u r g y ，S e c t i o nC ，1 9 8 8 ，9 9 9 3 1 0 1 ． [ 4 ] M i l n e rEF ，P e r r iR ．P r o c e s sf o rt h er e c o v e r yo fi n d i u m a n dt i n C a n a d i a nP a t e n t ，C A1 2 1 4 0 4 5 [ - P ] ．1 9 8 6 1 1 1 8 ． [ - 5 ] P a i v aAP ．R e c o v e r yo fI n d i u mf r o mA q u e o u sS o l u t i o n s b yS o l v e n tE x t r a c t i o n [ J ] ．S e p a r a t i o nS c i e n c ea n dT e c h n o l o g y ，2 0 0 1 ，3 6 7 1 3 9 5 1 4 1 9 ． [ 6 ] 汤兵，张秀娟．液膜技术提取稀散金属进展[ J ] ．有色金 属 冶炼部分 ，1 9 9 8 1 4 0 一4 3 ． [ 7 ] T e r a m o t oM s d s s k i ，K a r i y aA y a o ，Y o n e h a r aT o m o k i c h i ， e t a l ．S e p a r a t i o no fG a l l i u ma n dI n d i u mb yS u p p o r t e dL i q u i dM e m b r a n e sC o n t a i n i n g2 - b r o m o d e c a n o i cA c i da sC a r r i e r D e s i g no fS u p p o r t e dL i q u i dM e m b r a n eM o d u l eB a s e d onb a t c hP e r m e a t i o nE x p e r i m e n t [ J ] ．H y d r o m e t a l l u r g y ， 1 9 9 3 ，3 3 1 2 1 6 ． [ 8 - ] F o r t e sMCB ，B e n e d e t t oJS ．S e p a r a t i o no fI n d i u ma n d I r o nb yS o l v e n tE x t r a c t i o n [ J ] ．M i n e r a l sE n g i n e e r i n g ， 1 9 9 8 ，1 1 5 4 4 7 4 5 0 ． [ 9 ] R o d r i g u e zMA v i l a ，C o t eG ，B a u e rD ．R e c o v e r yo fI n d i u mF r o mM i x e dH y d r o c h l o r i cA c i d s u l f u r i cA c i dM e d i a b yS o l v e n tE x t r a c t i o na n d I o nE x t r a c t i o nW i t hC y a n e x 3 0 1 [ J ] ．S o l v e n tE x t r a c t i o na n dI o nE x t r a c t i o n ，1 9 9 2 ， 1 0 5 8 1 1 8 1 6 ． [ i 0 3 刘军深，李桂华．螯合树脂法从酸性溶液中分离回收铟 和镓[ J ] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 0 6 3 3 2 3 5 ． ’1 1 ] 李大光，奚长生．次氧化锌渣浸出液中铟与砷、锑、锡 的分离l - J ] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 0 7 3 9 1 2 ． [ 1 2 3 马军，王小华，贾永忠，等．铟的富集与回收工艺技术 [ J ] ．盐湖研究，2 0 0 8 ，1 6 3 4 4 ～5 1 ． 啪 如 ∞ 阳 ∞ ∞ ∞ ∞ ∞ m 万方数据