浅析锌冶炼过程中铟的富集与回收技术

刘旭升

摘 要：铟作为制造电光源、半导体、轴承合金、低熔合金等材料的重要原料，是一种质地柔软、可拉成细丝的性能独特的金属，随着科技的发展和进步，铟在社会发展中的应用日趋广泛。本文主要通过对锌冶炼过程中铟的走向与分布的了解，在此基础上对冶炼渣及副产品中铟的富集与回收方式进行了分析和研究，总结了不同技术方式的特点，并对铟富集回收的发展方向做出了展望。

关键词：铟；冶炼锌；萃取；浸出；富集回收

中图分类号：TF843 文献标识码：A

根据美国地质局的调查资料信息，世界铟的已探明储量为1.1万t，而我国铟储量占世界铟储量的73%，其主要分布于内蒙、云南、广西等地区。由于因矿物主要伴生存在于硫化锌类的矿物当中，并在硫化锑矿、硫化铜矿、氧化铅矿、锡矿、方铅矿等矿物中伴生存在，因此，从锌冶炼中进行铟的富集和回收就成为目前主要的铟收集方法。

一、阐述锌冶炼过程中铟的走向与分布

当前，在锌冶炼中我国主要采取的工艺方法包括湿法与火法两种，其中，湿法又分为常规浸出法与热酸浸出法、直接浸出法3类，而在实际的锌湿法冶炼过程中通常将湿法与火法相互结合；火法主要是铅锌密闭的鼓风炉熔炼方法（简称ISP），另外还有竖罐炼锌、电炉炼锌等。

（一）锌湿法冶炼中铟的走向和分布

在采用黄钾铁矾法来进行锌的湿法冶炼过程中，超过95%的铟会溶入到浸出液当中，并在之后的沉矾阶段中会随着沉淀物一同进入到铁矾当中去，从而实现铟的富集，因此铁矾渣能够当做铟的提取原料。此外，在采用此法进行锌冶炼时，还需在还原预中和上清液当中进行中和剂的添加，以实现铟的沉淀，从而使铟渣成为铟提取的原料；或是直接于上清液当中进行萃取剂的添加，以实现铟的萃取回收。

（二）锌火法冶炼中铟的走向和分布

闪锌矿作为锌冶炼中的通常处理矿物，考虑到其同方铅矿之间的共生关系，因此在进行锌冶炼的实际操作中通常会伴有铅冶炼情况的发生。在采用ISP进行锌的冶炼时，铟主要存在于精馏的底铅当中，约为28%；剩余部分大多分布于硬锌当中，约有18%；粗铅火法除铜精炼的反射炉渣当中约占14%；反射炉的烟尘当中约存4%；剩余部分多在主流程中分散，这部分约占36%。这是因为在ISP的锌冶炼过程中，由于其主流程较为分散，造成富集和回收的流程较长，且在冶炼物质进入到密闭的鼓风炉后，其熔渣中的铟难以回收，这就造成了铟的流散。

根据锌冶炼中铟的走向和分布发现，锌的浸出渣、铁矾渣、底铅、硬锌、烟尘、炉渣等物质中均可作为铟的主要提取原料。

二、锌湿法冶炼中富集与回收铟方式分析

（一）通过常规浸出渣的直接还原挥发实现铟的富集和回收

袁铁锤等研究者对传统的从含铟的锌精矿当中实现了对铟提取方法的改进。在铟提取原料经由中性浸出、酸性浸出之后，对浸出渣添加还原剂，然后经制团和干燥以及高温还原挥发过程，实现铟在挥发物中的富集，最后再对其加以回收。进行试验的最佳条件如下所示：使用质量分数在15%～20%的还原剂，还原温度保持在1250℃，加料的速度控制在5kg/h，这时铟挥发率高达97%。此挥发物在经过酸性浸出以后，铟的浸出率可达93.38%，其总体的回收率明显提升。因此，通过浸出渣的直接还原挥发实现铟的富集和回收的工艺方法，能够有效缩短铟冶炼的工艺流程，并有效提高铟的回收率。

（二）通过锌浸出的高温硫化挥发实现铟的富集和回收

吕伯康等研究者通过锌浸出渣的高温硫挥发实现了铟的富集和回收。这个实验证明，采用高温硫挥发富集的新工艺来进行锌浸出渣的处理具有低成本、高适应性、流程短的优势特点，具备较高的工业生产应用价值。在锌渣的浸出渣、石灰、煤粉、碳粉、硫化物之间的配比为100∶20∶8∶8∶2时，使其在1100℃的温度條件中硫化挥发两个小时，铟挥发率就能超过90%，具备较高的铟回收率。

（三）通过“浮选、还原焙烧、磁选”的联合方法实现铟银的提取

黄柱成等研究者通过由中南大学所开发出的“浸锌渣的还原焙烧、磁选分离”的工艺方法的改进，即在对浸出渣采取化学物相的研究分析基础上，经由浮选、还原焙烧、磁选的联合工艺法，对其中所包含的铟、银等其他元素进行了综合性的回收。经过试验证明，经由一次粗选和一次精选以及一次扫选的流程来对浸锌渣实施银浮选的处理作业，以Na2S作为调整剂，以XY-1和丁基黄药的混合物作为捕收剂，以松醇油作为起泡剂，控制浮选溶液的pH值为5，即能获取品位是3902.1g/t的银精矿，而银的回收率达到77.75%；当控制焙烧温度在1100℃，对浮选尾矿进行2h的还原焙烧，以义马煤作为还原剂，此时铟、铅和锌的挥发率都超过96%；再对焙烧冶炼渣进行磁选，使尚未回收的银富集进入磁选铁粒，进一步得到回收；从而实现了银、锌、铟等元素的综合性回收。

（四）通过低酸浸出的还原液中实现铟的萃取

李秋爱与马荣俊等研究者在热酸浸出针铁矿法进行锌冶炼的工艺流程中，直接通过低酸浸出的还原液中采用P2O4实现铟的萃取回收。研究证明，此法中铟的萃取率高达99.8%，其反萃达99%，而置换率为98%，当中铟的回收率高于96%。此工艺方法操作简单，运行可靠，且铟萃取的效果明显，在萃取过程中也不易出现乳化现象，具有较高的铟回收率。

三、锌火法冶炼渣及副产品中富集与回收铟技术分析

（一）通过锌火法冶炼的副产品当中实现铟的富集和回收

1.通过硬锌实现铟的富集回收

硬锌作为火法冶炼锌工艺流程当中的副产物，它含有锌、铅、铟、锗等物质，在实际操作中往往会使用真空蒸馏法从硬锌当中实现铟的富集回收，同时这个过程也是从硬锌当中综合回收其他有价金属的工艺方法。李淑兰等研究者通过真空蒸馏法得出了锌与铅锌合金，此时，铟也在蒸馏残渣当中富集。硬锌的真空蒸馏的真空度保持在66Pa～106Pa，温度为1000℃，在这种条件下进行40min～100min的恒温蒸馏，此法的铟富集比超过9.5倍，直接回收率高于90%。

2.通过氧化锌的烟灰实现铟的富集回收

锌湿法冶炼过程中的浸出渣，再经由火法冶炼挥发窑焙烧挥发后会产生氧化锌，此物质具有含有较高的氟氯，然后再经由多膛炉实现氟氯的脱除作业，再通过中浸、低浸、铟水解，从而获取富铟渣。氧化锌在焙烧浸出过程中主要采用中性和酸性两种浸出工艺，然后利用纳米氧化锌实现铟的水解富集。要获取传统的富铟渣大多使用锌粉的置换方法来进行，而在此过程中会使酸浸液中超过一半的砷作为砷化氢的形态向外部逸散，从而威胁到生产工人的生命健康，因此现在大多使用水解法实现铟渣的生产。薛永健等研究者对铟绵的生产工艺方法进行了改进调整，即于氧化锌的料仓当中进行变频器添加来控制下料，从而对氧化锌各槽的pH值加以严格控制，然后调节低浸酸度与时间，并于中和水解沉铟时进行氧化锌的分批添加，在使用此法改进后，铟渣的品位提高至两倍以上，在对纳米氧化锌的加入量控制后，铟渣的品位提高、数量减少，这就减少了生产精铟的压力，使得铟回收率增长。

（二）通过锌火法的冶炼渣当中实现铟的富集和回收

1.通过富铟渣实现铟的富集回收

火法富铟渣包括锌火法冶炼过程中产生的锌渣、硬锌、脚锌等废渣在仅有真空蒸馏法进行锌的提取后所获取的成分特殊的含铟渣。而刘大春等研究者从酸度、浸出时间、液固比等影响因素入手对富铟渣的铟浸出率进行了研究。该研究结果证明，通过对工艺条件的合适控制，也就是中性浸出的液固比为6∶1～8∶1，温度为80℃，浸出时间4h～6h；而酸性浸出的液固比为8∶1，温度为80℃，浸出时间8h～10h；锌粉的置换时间为72h，使置换前pH值控制在1～1.5之间，而锌粉的粒度在80～120目之间，即可实现铟的高效提取。在实践生产中，此法的铟回收率高于85%。

2.通过锌精馏炉的浮渣当中实现铟的富集回收

锌精馏炉的浮渣是在锌火法冶炼中精馏炉产生的一类浮渣物质，其主要成分是金属锌。由于在铟的提取过程中，Zn主要作为金属锌的形式出现，若用常规搅拌浸出铟，一方面，搅动难度高；另一方面，这会对设备造成严重的磨损状况。而在其中又包含少量As，这会导致在浸出的工艺流程中生成剧毒气体AsH3，这就需要增添AsH3的吸收设备。针对这种情况，谈应顺等研究者采取了堆浸提取铟的手段，即用硫酸对锌精馏炉的浮渣堆浸，再用次氧化锌对浸出液的pH值进行调节，达成铟的水解沉淀，再经过过滤程序，使得铟与锌分离，用硫酸使含铟渣浸出，并采取P2O4对酸浸液进行萃取，用锌板将反萃液中的海绵铟置换出来，再将海绵铟经过压团、浇铸阳极和电解以及精炼除杂后得到标准的铟锭；将铟和锌分离之后的含锌溶液做成硫酸锌；在堆浸过程中生成的气体需经由硫酸铜溶液，使得溶液能够对其中的剧毒气体AsH3进行充分吸收。这种工艺方法能够实现铟和锌的完全分离，且渣量低，铟的回收率较高，并且能够对浸出过程中生成的剧毒气体实现有效控制。

3.通过铅浮渣的反射炉烟尘实现铟的富集回收

王辉等研究者通过反射炉处理铅浮渣的烟尘实现铟的富集回收，并对烟尘中包含的铟的相关物In2O3与In2（SO4）3的特点及性质进行了分析，有针对性地提出采取二段硫酸浸出方法，并用P2O4对浸出液萃取，再用硫酸对其进行洗涤，用盐酸反萃取，再用锌板进行置换，通过压团熔铸和电解铸型的工序实现铟的提取。這种方法流程简单，铟回收率较高。

结语

综上所述，本文主要通过对锌冶炼过程中铟的富集与回收技术的分析和研究，熟悉了铟成熟的工艺流程，而萃取效果与浸出条件是铟富集比与回收率的关键要素，萃取剂通常使用P2O4，这就使得新型萃取剂的研发成为铟提取的未来发展方向。

参考文献

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