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 5 mo l I P 5 0 7体积分数 3 O 萃取相 比 1 1 萃取时 问 1 0 mi 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 O 对负载有机相进行 草酸 3 0 g L 洗涤 铁洗涤率 为 9 9 9 9 而铟 的洗涤率仅为 0 0 0 0 1 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 中图分类 号 T F 8 1 3 i TF 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 t 一0 0 4 3 0 3 Te c hn o l o g i c a l S t u d y o f t he I n di u m I r o n S e pa r a t i o n i n Li x i v i u m o f S p ha l e r i t e SHI Ai q i n LI U Hou f a n ZHOU Xi n mu W A NG Su rai n De p a r t me n t o f Ch e m i s t r y Na n c h a n g Un i v e r s i t y Na n c h a n g 3 3 0 0 3 1 Ch i n a Ab s t r a c t S p h a l e r i t e wa s o x i d i z e d a n d l e a c h e d b y ma n g a n e s e o r e i n a c i d i c c o n d i t i o n s u l f u r i c a c i d s y s t e m l i xi vi u m o f whi c h wa s us e d t o e x t r a c t i nd i u m a n d s e p a r a t e i r o n Th e a c i d i t y e xt r a c t i v e c onc e n t r a t i on t e mp e r a t u r e p h a s e r a t i o v o l u me r a t i o t i me o n e x t r a c t i v e e f f i c i e n c y o f i n d i u m i r o n we r e e x a mi n e d wi t h P5 0 7 ke r o s i n e At r oo m t e mpe r a t ur e a s i n gl e e xt r a c t i ve r a t e o f i nd i u m wa s mo r e t h a n 99 ho we v e r i r o n 3 0 wh e n t h e e x t r a c t i v e a c i d i t y wa s 1 5 mo l L P5 0 7 v o l u me r a t i o i n o r g a n i c p h a s e wa s 3 0 p h a s e r a t i o wa s 1 1 a nd t i me wa s 1 0 mi n Loa d e d or g a n i c ph a s e wa s wa s h e d wi t h H 2 C2 O4 wa s h i ng r a t e o f i r o n wa s 9 9 9 9 i n d i u m wa s 0 0 0 0 1 Th e r e s u l t s s h o w t h a t t h e s e p a r a t i o n o f i n d i u m i r o n a c h i e v e s o p t i mu m e f f e c t Ke y wo r ds Sph a l e r i t e I n di u m I r o n P5 07 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 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 O 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l 1 用 P 5 0 7代替 P 2 O 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 1 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 n 4 8 F e 3 6 P b 2 7 Cu 0 5 5 I n 5 5 g t Ag 2 6 g t 实验仪器 HY一4型调速多用振荡器 D KZ 一2 型电热恒温振荡水槽 DHG一9 o 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 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 5 rai n 相 比 O A 一 2 1 洗涤率的测定 洗涤率 Z E Y 1 E Y 1 其中 E Y 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 3 K 相 比 O A 一 1 1 振荡时 间 1 0 rai n 静置时间 5 rai 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 5 mo l L 左右为宜 此时铁萃取率不高于 2 O 表 1 酸 度对 萃取 率 的影 响 Ta b l e 1 The e f f e c t o f a c i d i t y o n e x t r a c t i v e e f f i c i e n c y 平衡水相E H too l L 一 4 0 3 5 3 0 2 5 2 0 1 5 1 0 0 5 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 O 2 0 3 O 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 9 6 l 0 0 9 0 8 0 7 0 6 O 誉 5 0 4 0 3 0 2 0 1 0 l 0 9 0 2 0 8 0 3 0 7 0 4 0 6 0 5 0 5 0 6 0 4 0 P 5 0 7 的体积浓度 图 1 P 5 0 7的体积浓度对铟铁萃取率的影响 Fi g 1 The e f f e c t o f v o l u me c o nc e nt r a t i o n o f P5 0 7 o n e x t r a c t i v e e f f i c i e nc y o f i n di 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 温度对铟铁萃取的影响 Fi g 2 Th e e f f e c t o f t e m p e r a t u r e o n e x t r a c t i v e e f f i c i e n c y o f i nd i u m i r o n 2 4 相 比对 P 5 0 7萃取铟 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 1 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 9 mi 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 0 mi n 为最佳 有色金属 冶炼部分 2 0 1 0年 1 期 4 5 1 0 0 8 0 6 O 窭 衄4 O 2 0 0 l 4 1 3 l 2 l 1 2 1 O A 图 3相比对铟铁萃取的影响 Fi g 3 The e f f e c t o f pha s e r a t i o o n e x t r a c t i v e e f f i c i e nc y o f i nd i u m i r o n l o 0 9 0 8 0 7 0 6 0 塞5 0 4 o 3 0 2 0 1 0 3 6 9 1 2 l 5 l 8 图 4 平衡时间对铟铁萃取的影响 Fi g 4 Th e e f f e c t o f b al a nc e t i me o n e x t r a c t i v e e f f i c i e nc y o f i n di 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 0 g L草酸进 行洗涤 I n洗 涤率为 0 0 0 0 1 9 6 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 O 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 5 mo 1 L 萃取时间 1 0 mi n 温度在 2 9 3 K 的条件下 铟的一级萃取率达 9 9 以上 铁 的萃取率在 2 O 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 E J 有色 金属 冶炼部分 2 0 0 6 6 4 0 4 1 2 Al f a n t a z i A M Mo s k a l y k R R P r o c e s s i n g o f i n d i u m a r e v i e w J Mi n e r a l s E n g i n e e r i n g 2 0 0 3 1 6 8 6 8 7 69 4 r 3 Ha l s a l l P I n d i u m e x t r a c t i o n f r o m l e a d z i n c a n d t i n c i r c u l t s J T r a n s a c t i o n s o f t h e I n s t i t u t i o n o f Mi n i n g 8 L M e t a l l ur gy Se c t i o n C 1 9 88 9 9 93 1 01 I 4 Mi l n e r E F P e r r i R P r o c e s s f o r t h e r e c o v e r y o f i n d i u m a n d t i n Ca n a d i a n P a t e n t CA 1 2 1 4 0 4 5 I P I 1 9 8 6 一 l 1 18 5 P a i v a A P Re c o v e r y o f I n d i u m f r o m Aq u e o u s S o l u t i o n s b y S o l v e n t E x t r a c t i o n J S e p a r a t i o n S c i e n c e a n d Te 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 4 3 7 T e r a mo t o Ms d s s k i Ka r i y a Ay a o Yo n e h a r a To mo k i c h i e t a 1 S e p a r a t i o n o f Ga l l i u m a n d I n d i u m b y S u p p o r t e d L i q u i d M e m b r a n e s Co n t a i n i n g 2 b r o mo d e c a n o i c Ac i d a s C a r r i e r De s i g n o f S u p p o r t e d L i q u i d M e mb r a n e M o d u l e B a s e d o n b a t c h P e r me a t i o n E x p e r i me n t J Hy d r o me t a l l u r g y 1 9 9 3 3 3 1 2 1 6 8 F o r t e s M C B B e n e d e t t o J S S e