從銦浮渣堿渣中回收銦的工藝研究

王建芳， 徐 杰， 王 君， 劉明寶

(商洛學(xué)院化學(xué)工程與現(xiàn)代材料學(xué)院， 陜西省尾礦資源綜合利用重點(diǎn)試驗(yàn)室， 陜西 商洛 726000)

1 浮渣、再生堿渣及中和渣的來(lái)源和回收工藝

1.1 來(lái)源

銦在地殼中的含量為1×10-5%，雖然有其獨(dú)立礦物，如硫銦銅礦、硫銦鐵礦、水銦礦，但量極少，絕大部分銦都分散在其他礦物中[1-3]。由于銦在地殼中含量少，且主要用于ITO靶材、電子半導(dǎo)體、焊料和合金等領(lǐng)域[4-5]，因此銦錠價(jià)格一直以來(lái)都很高。

閃鋅礦中銦的含量為0.000 1%～0.1%，鉛鋅冶煉時(shí)所產(chǎn)的尾渣含銦較高，是銦錠生產(chǎn)的主要原料來(lái)源[6-7]。因此鉛鋅冶煉廠會(huì)對(duì)尾渣中的銦進(jìn)行回收利用。圖1為部分鋅冶煉企業(yè)銦生產(chǎn)工藝圖。

圖1 銦生產(chǎn)工藝流程圖

由圖1可看出，銦錠生產(chǎn)過(guò)程中，開(kāi)路的產(chǎn)品有鉛渣、萃余液、再生堿渣、中和堿渣和浮渣。鉛渣和萃余液含銦極低，其中的銦沒(méi)有回收價(jià)值。而再生堿渣、中和堿渣和浮渣含銦很高，極具回收價(jià)值。然而，對(duì)于再生堿渣、中和堿渣和浮渣，由于無(wú)較好的回收技術(shù)，大多鋅冶煉企業(yè)沒(méi)有對(duì)其中的銦進(jìn)行回收。

1.2 銦浮渣、堿渣中銦回收工藝

采用圖2所示工藝回收浮渣中的銦，中和堿渣、再生堿渣采用浸出—萃取工藝回收其中的銦。

圖2 浮渣回收銦工藝流程圖

2 試驗(yàn)

2.1 原料和儀器

銦浮渣(片狀含銦93.16%、粉末狀含銦25.82%)，鹽酸(HCl 31.32%)，雙氧水，片堿，鋁板，中和堿渣(含銦18.91%)，再生堿渣(含銦7.34%)，硫酸，有機(jī)相(P204∶200#航空煤油=3∶7)，燒杯，攪拌器，電加熱板，ICP。

2.2 試驗(yàn)結(jié)果

2.2.1 銦浮渣中銦的回收試驗(yàn)

將粉末狀銦浮渣加鹽酸浸出，浸出條件和結(jié)果見(jiàn)表1。

由表1可知，液固比為5∶1(鹽酸稍過(guò)量)，室溫下，反應(yīng)6 h，浸出后液含銦達(dá)到50.46～51.38 g/L，達(dá)到生產(chǎn)指標(biāo)要求。

浸出液過(guò)濾，室溫下向?yàn)V液中加入片堿進(jìn)行中和，使pH達(dá)到2.0～2.5，然后按溶液量的0.5%加入雙氧水，靜置4 h后，溶液含銦為18～24 g/L，向其中加入鋁片室溫下進(jìn)行置換，置換時(shí)間3～7 h。置換后液控制含銦≤30 mg/L。置換所得海綿銦成分見(jiàn)表2。

由表2可知，海綿銦質(zhì)量較好，含銦大于80%，雜質(zhì)含量較低，達(dá)到生產(chǎn)指標(biāo)要求。

將海綿銦和片狀、顆粒狀浮渣放入粗銦鍋中(海綿銦或片狀浮渣也可單獨(dú)放入粗銦鍋中處理)，溫度300～400 ℃，片堿作為覆蓋劑，熔融1～2 h,鑄陽(yáng)極板。陽(yáng)極板成分見(jiàn)表3。

表1 浮渣浸出試驗(yàn)結(jié)果

表2 海綿銦成分 %

表3 陽(yáng)極板成分 %

由表3可知，陽(yáng)極板雜質(zhì)很低，達(dá)到生產(chǎn)指標(biāo)要求。

2.2.2 中和堿渣和再生堿渣中銦的回收試驗(yàn)

中和堿渣和再生堿渣加硫酸進(jìn)行浸出，結(jié)果見(jiàn)表4。

由表4可知，中和堿渣和再生堿渣硫酸浸出，浸出液含銦20.9～25.4 g/L，浸出渣含銦在0.29%～0.76%，浸出效果很好，回收率很高。

表4 堿渣浸出試驗(yàn)結(jié)果

將浸出液稀釋至含銦1 600 mg/L，取稀釋后的浸出液3 L加有機(jī)相1 L，常溫下攪拌1 min，靜置5 min，進(jìn)行一級(jí)萃取。一級(jí)萃取后液含銦656.54 mg/L。可見(jiàn)，常溫下一級(jí)萃取可使58.96%的銦進(jìn)入有機(jī)相。

取一級(jí)萃取后的溶液3 L加新有機(jī)相1 L，常溫下攪拌1 min，靜置5 min，進(jìn)行二級(jí)萃取。二級(jí)萃取后液含銦191.15 mg/L。因此，常溫下經(jīng)過(guò)二級(jí)萃取，可使88.05%的銦進(jìn)入有機(jī)相。

取一級(jí)萃取后的液體3 L加新有機(jī)相1 L，40 ℃溫度下攪拌1 min，靜置5 min，進(jìn)行二級(jí)萃取，二級(jí)萃取后液含銦為65 mg/L。因此，常溫下進(jìn)行一級(jí)萃取，40 ℃溫度下進(jìn)行二級(jí)萃取，可使95.94%的銦進(jìn)入有機(jī)相。

3 結(jié)論

(1)銦浮渣分類(lèi)后，經(jīng)上述工藝處理，銦回收率達(dá)99%，且成本極低，可應(yīng)用于生產(chǎn)。

(2)中和堿渣和再生堿渣進(jìn)行浸出，浸出液含銦高，經(jīng)過(guò)二級(jí)萃取，含銦由1 600 mg/L降到65～191 mg/L，回收效果明顯。

(3)目前銦錠的市場(chǎng)價(jià)格為150萬(wàn)元/t，硫酸價(jià)格300～400元/t，有機(jī)相價(jià)格1 200～1 300元/t，鹽酸價(jià)格110元/t。經(jīng)估算，采用上述工藝處理銦浮渣、堿渣，生產(chǎn)成本約為68萬(wàn)元/t銦，經(jīng)濟(jì)效益良好。

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