提高精铟生产中铟直收率的探讨

刘素红,袁永锋

(河南豫光金铅集团有限责任公司,河南济源454650)

提高精铟生产中铟直收率的探讨

刘素红,袁永锋

(河南豫光金铅集团有限责任公司,河南济源454650)

简述了从湿法炼锌含铟渣中提取铟的基本原理,分析了从锌冶炼富铟渣中回收铟过程中影响铟直收率的原因。根据生产原理及生产实际情况,提出了提高铟直收率的相应措施,解决了生产中因工序多造成的铟金属流失问题。改进后的工艺具有明显的经济效益、社会效益和环境效益。

富铟渣;铟;回收

河南豫光锌业公司年生产电解锌20万t。氧化锌焙砂经两段浸出,上清液中加入纳米氧化锌调p H值为4.5～5.0,然后压滤得到铟富集渣。铟富集渣经浸出、净化、萃取、置换、铸阳极、电解、铸锭回收精铟。原工艺工序较多,而富集渣中铟含量较低,铁、锌、硅等杂质含量偏高,各工序或多或少都会有铟金属流失,使铟直收率偏低。

1 原工艺基本原理及工艺流程[1-2]

铟在富集渣中以氢氧化铟(In(OH)3)形式存在。三价铟易溶于酸,在酸性条件下浸出可使铟与部分杂质分离;用P204萃取,铟与锌、硅等杂质分离,铟进入有机相;富铟有机相经过洗涤,部分杂质进入酸洗液,负载铟的有机相经过反萃取,铟进入水相,与铁分离;含铟水相加锌片置换得海绵铟;海绵铟经洗涤、压团,在一定温度下加氢氧化钠熔铸成阳极板,然后利用铟与锌、铋等杂质的电位不同,经电解精炼使铟与锌、铋杂质分离,与铟电位相近的铊、镉在电解精炼后加氯化铵以及甘油、碘化钾去除,最后铸锭得99.99%的精铟。改造前的工艺流程[3]如图1所示。

2 生产中存在的主要问题

2.1 浸出效果较差

铟富集渣主要成分见表1,铟品位偏低。如直接进行高酸浸出,进入浸出液的杂质过多,所以一次浸出时采用低酸浸出,浸出终止酸度为50～80 g/L。一次浸出渣主要成分见表2,其中铟质量分数0.25%左右。对一次浸出渣用高酸进行二次浸出。

图1 改造前的工艺流程

表1 铟富集渣主要组分质量分数%

表2 一次浸出渣主要组分质量分数%

实际生产中,一次浸出效果较差;二次浸出在高温高酸条件下进行,液固体积质量比相对较小,但浸出效果也不理想,并且二次浸出后的渣形成开路,造成铟金属的部分流失。

2.2 废渣及废水处理不到位

生产过程中,有机相经过长时间运转,受空气氧化、酸的长期作用或机械带入灰尘、渣以及过程中产生的沉淀等影响萃取能力下降,下降到一定程度后需要进行处理,去除大量杂质;另外,由于料液中含有杂质以及工艺条件控制不到位而产生大量乳化物,这些乳化物对萃取有一定影响,需要及时捞出,而这部分乳化物主要成分为有机相,也需要进行处理,回收其中的有机相。对有机相和乳化物进行处理时产生的残渣,没有进行处理,造成铟金属部分流失。

萃取过程中,有机相洗涤会产生大量酸洗液,酸洗液中铟质量浓度15 mg/L左右,每天酸洗液量在10 m3左右,酸洗液没有返回使用,这部分铟没有进行回收,直接进入废水系统,使得铟金属部分流失。

另外,反萃取液置换后的溶液中铟质量浓度在50 mg/L以下,也没有加以回收,而是直接进入污水处理系统,从而造成铟金属部分流失。

2.3 铸片和铸锭工序产生的烟尘未处理

在铸片和铸锭工序中,由于温度较高,产生大量有毒金属烟尘,原有工序仅仅为防止有害烟尘逸散,采用抽风的方式把有害烟尘外排处理,不但对环境有污染,也使铟金属部分流失。

2.4 生产过程中存在跑冒滴漏

在铟的整个回收过程中,大部分工序为湿法。容器进出口流量的调节、管件之间的密闭性及操作不当等,均会造成跑冒滴漏,从而造成铟金属流失。

3 提高铟直收率采取的措施

为了有效回收铟金属,针对以上问题进行了工艺和管理方面的改进,取得了明显的效果。改造后的工艺流程如图2所示。

图2 改造后的工艺流程

3.1 强化二次浸出[4]

在二次浸出过程中,相应提高浸出剂酸度和浸出温度,增强搅拌强度,加大液固体积质量比,并延长反应时间,可使二次浸出渣中铟质量分数由之前的0.3%降至0.1%以下。

3.1.1 浸出酸度

酸度直接影响铟的浸出率。酸度过低,铟不能完全溶解,浸出率低;酸度过高,杂质溶解量及生产成本都相对提高。生产中,将酸度控制在180～200 g/L范围内,使铟完全溶解。

3.1.2 浸出温度

提高浸出过程的温度可以加剧固液相反应分子或离子的热运动,同时减小扩散层厚度。在一定酸度条件下,反应温度提高,铟浸出率随之增大。生产中,结合蒸汽压力以及生产供需,将浸出温度由80～85℃提高至90～95℃。

3.1.3 搅拌强度

随着酸度、温度的增加,化学反应速度比扩散速度增大很多。在一定程度上,当化学反应速度超过扩散速度时,浸出过程由扩散速度控制,提高搅拌速度,可使整个溶液的传质过程得到强化,有利于反应进行。生产中,机械搅拌速度控制在80 r/min。

3.1.4 液固体积质量比

浸出时,浸出渣中铟质量分数和浸出渣与液体的质量体积比直接影响组分的扩散速度。液固体积质量比过小,浸出效果不好,但液固体积质量比过大,会增加硫酸的消耗。因此,选择合适的液固体积质量比非常关键。生产中,将液固体积质量比由原来的5∶1调整为10∶1。

3.1.5 反应时间

浸出时间取决于原料粒度的大小、孔隙度以及反应速率。在一定范围内,原料中铟的浸出完全程度随浸出时间的延长而提高,浸出时间应大于最适值。生产中,浸出时间选择5 h。

通过以上技改措施,二次浸出渣中铟质量分数有了大幅度降低,铟直收率得到提高,浸出直收率由85%提高至92%。二次浸出渣的主要组分见表3。

表3 工艺优化后二次浸出渣的主要组分质量分数%

3.2 生产废水和废渣的循环利用

生产过程中,将全部酸洗液返回一次浸出或二次浸出;置换后液中铟质量浓度由0.05 g/L降至0.02 g/L;置换捞出的油污进一步用生产水洗涤,水洗后的片状铟金属返回压团;经过水洗油后,每槽置换可多回收1～2 kg铟金属,置换收率由94%提升至97%;水洗后的油再次酸洗搅拌,回收油污表面吸附的细状铟金属,油酸洗液返回一次浸出或二次浸出。

将有机相碱洗渣与乳化物碱洗渣进行酸洗处理,渣堆存,酸洗液返回浸出。酸化处理后,铟的萃取直收率可由86%提高至90%。

3.3 有害烟尘的处理

在粗铟铸片和精铟铸锭过程中产生的烟尘,通过风机抽走后,在外排前加装一台湿式收尘器,使有害烟尘得到净化,同时也使有价金属沉积形成金属底泥。这部分含铟的金属底泥可重新进行浸出回收其中的铟金属。处理后,铟回收率可提高2%。

4 效益分析

采取上述措施后,精铟直收率提高了12.16%,每年按处理5 000 t铟富集渣计,品位按0.6%计,水分按40%计,则可多回收精铟锭5 000 t×(1-0.4)×0.006×0.1216=2.19 t,每吨精铟锭按350万元计,则多创造经济效益766万元。

5 结束语

河南豫光锌业公司精铟车间于2007年8月开始投产,采用改进后的工艺,实践表明,在提高铟直收率方面取得了明显效果,解决了因精铟生产中工序多而造成的铟金属的流失问题,实现了废渣、废水的综合利用,具有明显的经济效益、社会效益和环境效益。

[1]王树楷.铟冶金[M].北京：冶金工艺出版社,2006：302-305.

[2]梅光贵,王润德,周敬远,等.湿法炼锌学[M].长沙：中南大学出版社,2001：444-449.

[3]姜仕发,张小虎,卫怀森.从铟富集渣到精铟的工艺设计及生产改造[J].中国有色冶金,2009,6(3)：43-45.

[4] 马荣骏.湿法冶金原理[J].北京：冶金工业出版社,2007：32.

Abstract:The basic principles of extracting indium from wet methods zinc smelting residue were introduced.The influence factors on the indium direct recovery were analyzed.According to producing principle and practice,the necessary actions for increasing the direct recovery rate of indium were put forward and the problems of indium wastage from the multiple stepes in hydrometallurgy were settled.The improved process has obvious economic,social and environmental benefits.

Key words:rich indium slage;indium;recovery

Investigation on Increasing Direct Recovery Rate of Pure Indium

LIU Su-hong,YUAN Yong-feng
(He’nan Yuguang Gold and Lead Group Co.,L td,J iyuan,He’nan 454650,China)

TF803.2;TF843.1

A

1009-2617(2011)01-0048-03

2010-03-25

刘素红(1973-),女,河南兰考人,硕士,工程师,主要从事冶金工艺研发与设计工作。