从含铟物料中提取铟.doc

中国稀有金属网从含铟物料中提取铟一、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9699。 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0.10.2，含锌5060）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7080。 2、镉系统酸浸液 提镉原料中含有0.010.008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0.51.2。 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750800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InZnFePbCdCuAsBiSnSiO2含铟氧化锌，0.10.250600.631.830.08镉酸浸液，g/L0.040.0650601518粗馏粗铅，%0.51.2130.05960.020.320.05 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2030g/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15，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8595液固比（56）1始酸150160g/L终酸2030g/L浸出时间23h澄清时间34h 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Si13g/L，加胶0.10.3g/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 7080 加胶量 SiO2含量的1012 搅拌12h 沉淀34h 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 0.81m3/（m2h） 压力 0.20.3MPa 温度 5060 反吹压力 0.30.5MPa 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56h，铟的氧化即趋完全，铅液残铟为0.0010.002，浮渣率达2530，因此每锅要反复捞渣鼓风45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750800 鼓风压力0.20.3MPa 鼓风时间56h 浮渣率2530 操作周期78h 表2为浮渣及精铅成分实例。表2 浮渣及精铅成分，项目InZnCuFeBiSnAsCdPb浮渣11.574.650.0020.40.060.46微87.9浮渣8微0.29微92.5精铅0.0020.0010.0010.10.0010.0010.000599.82 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 8590 液固比（56）1 始酸 110120g/L 终酸2030g/L为使铟最大限度地进入溶液，一般需进行23次浸出，后两次浸出的液固比可缩小至（23）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 7090；Cd 2030；In 0.10.5；Fe510；SiO2 0.20.6；H2SO4 2030。 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100300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0.96940.97g/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34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C1315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124 O/A115； 温度 2030 原液进搅拌室速度10m3/（m2h）； 沉淀分层流速1.84m3/（m2h）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InCdZnAs萃取原液0.19.4554.12.25萃余液0.0019.4555.12.24 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80100g/L O/A51 操作温度 2030 有机相流速 0.42m3/（m2h） 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/A51 操作温度 2030 有机相流速 0.42m3/（m2h） 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600650r/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 34mol 置换温度 5060 置换时间 45h 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34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350450。表4为熔炼粗铟成分实例。表4 熔炼粗铟成分，序号InZnAsCuBiFeSnPbT1Cd199.50.030.00050.0170.00320.00160.01299.60.010.00050.0110.0010.03050.018（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：In80100g/L，NaCl80100g/L，动物胶0.51g/L，pH23。 3、电解 电解技术条件：温度2030；电流密度6080A/m2；槽电压0.250.3V，同极中心距4mm，电解周期67d，电流效率大于96，残极率4550，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InAgCuAlFeSnPbT1Cd199.960.00010.00010.00010.00010.000630.000630.0160.02299.950.00010.00010.00010.00010.000630.000630.0210.02399.950.00010.00010.00010.00010.000630.000630.0230.02499.940.00010.00010.00010.00010.000630.000630.0340.02 （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170180，甘油铟110；机械搅拌，KI加入量为镉量的23倍，时间1.52.0h/次。由于含镉量的不同可根据分析情况反复操作23次。 2、除铊 除镉后保持温度170180，甘油铟1（56），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InAsCuAlFeSnPbT1Cd199.9940.00010.00010.00010.00010.00070.000630.00110.001299.9940.00010.00010.00010.00010.00070.000630.00120.001399.9940.00010.00010.00010.00010.00070.000630.00100.001 四、技术经济指标 （一）各工序铟的回收率实例， 浸出 9296 置换 9698 萃取 9597 反萃 9899 熔炼 9293 酸洗 9597 电解 9596。 （二）铟生产原材料单耗实例（kg/kg铟） 工业盐酸 310330 锌板（99.99）45 工业硫酸 300320 甘油 2.43 工业烧碱 2.53 滤纸 2张/kg铟 分析纯硫酸 0.010.02 蒸气 20003000 P204 0.81 电 100110kWh 200号煤油 2.43 五、主要设备选择 （一）浸出槽 浸出槽以钢衬花岗岩的使用效果较好，其选择计算可参照公式NV（t/24V有） 式中V日处理矿浆或溶量，m3； V有所选槽的有效容积，m3，为槽几何容积的0.850.9；t操作周期，h，浸出取8，净化取46，一次置换取3040min，二次置换取4050min。 （二）萃取箱 铟萃取一般采用方型箱式萃取槽，每一单级萃取槽分为混合室及澄清室两部分。澄清室的有效容积为混合室的4倍。萃取槽的级数可根据实验数字确定，一般采用三级或四级萃取，三级酸洗和三级反萃，共为九级或十级。原液在混合室的流速取1012m3/（m2h），停留时间为45min，搅拌速度600650r/min。 1、单级萃取混合室的边长L 式中Q日处理原液量，m3； v混合室原液流速，m3/（m2h） 2、萃取槽的有效高度hhQt/（2460l2）m 式中Q日处理原液量，m3； t原液在混合室停留时间，min； l混合室边长，m。 3、萃取槽的总高为有效高度的1.5倍。 4、计算实例 日处理含铟原液24m3，求萃取槽的主要尺寸。H1.50.751.13m，取1.15m 由澄清室的有效容积为混合室的4倍，得： 萃取槽总宽W5l50.31.5m 萃取级数按十级计算，得萃取槽总长L10l100.33m 由计算求出萃取槽主要尺寸如图3所示。图3 萃取槽主要尺寸示意 （三）电解槽电解槽的计算与一般电解精炼槽相同，以下为年产700800kg电铟的电解槽实例。 电解槽规格为190380265mm，材质为810mm厚的塑料或有机玻璃，数量为16个，按一、二次电解分成2组，每组8个。阳极规格为170210mm