影響銦富集渣含銦的因素和控制措施

尹榮花

(河南豫光鋅業(yè)有限公司, 河南 濟(jì)源 454650)

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稀貴金屬

影響銦富集渣含銦的因素和控制措施

尹榮花

(河南豫光鋅業(yè)有限公司, 河南 濟(jì)源 454650)

分析了影響富集渣含銦的因素，通過(guò)選擇合適的沉銦用氧化鋅，嚴(yán)格控制氧化鋅中浸、鋅精礦還原和中和沉銦過(guò)程，沉銦前液鐵鋅含量降低、含銦提高，銦富集渣含銦由0.4%左右提高至0.8%以上。

鋅冶煉；氧化鋅；中和鐵；銦富集渣

0 前言

銦多隨鉛鋅礦伴生，作為鉛、鋅冶煉的副產(chǎn)品回收。本公司每年產(chǎn)電鋅25萬(wàn)t，回收精銦約25t。綜合考慮物料特點(diǎn)，即氧化鋅含銦較低且配入鉛系統(tǒng)產(chǎn)出的氧化鋅比例高(含砷較高)，公司采用分段回收銦的方式，即低酸濾液中和水解產(chǎn)出銦富集渣，銦富集渣再經(jīng)過(guò)浸出、萃取等產(chǎn)出精銦。中和沉銦避免了低酸濾液直接萃取帶來(lái)的萃余液體積大對(duì)鋅生產(chǎn)系統(tǒng)的沖擊，也避免了采用鋅粉置換存在砷化氫氣體安全問(wèn)題。

銦富集渣是生產(chǎn)精銦的原料，其含銦的高低直接影響萃取工藝的穩(wěn)定、銦產(chǎn)能，以及銦在二次渣、除硅渣中的損失等。因此，銦富集渣含銦及雜質(zhì)成為生產(chǎn)控制的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)。

1 工藝流程簡(jiǎn)述

本公司鋅冶煉采用常規(guī)濕法煉鋅工藝，主要工藝流程為鋅精礦焙燒，兩段浸出，溶液三段凈化，凈化的新液電積產(chǎn)出析出鋅，析出鋅熔鑄產(chǎn)出鋅錠。兩段浸出產(chǎn)出的渣一般含鋅在20%左右，經(jīng)過(guò)壓濾，壓濾渣采用揮發(fā)窯處理，產(chǎn)出的氧化鋅多膛爐脫除氟氯后送入氧化鋅料倉(cāng)。料倉(cāng)中的氧化鋅首先用本工序產(chǎn)出的上清液沖礦送入球磨機(jī)，經(jīng)過(guò)球磨的礦漿泵入連續(xù)中性浸出，中性浸出的礦漿送入濃密機(jī)。濃密機(jī)產(chǎn)出的上清一部分返至沖礦，剩余部分送至焙砂浸出混合液槽；濃密機(jī)底流送低酸浸出。低酸壓濾渣高酸浸出，產(chǎn)出鉛泥和高酸濾液。高酸濾液返低酸浸出，低酸浸出液用鋅精礦還原，還原后液(即沉銦前液)用氧化鋅進(jìn)行中和沉銦。產(chǎn)出的銦富集渣送精銦工序生產(chǎn)精銦，沉銦后液返至焙砂浸出系統(tǒng)。沉銦工藝流程如圖1。

圖1 沉銦工藝流程圖

2 中和沉銦原理

沉銦前液一般含銦200～400 mg/L、含酸30～50 g/L，另含有Fe2+和Fe3+、鋅離子等。中和沉銦過(guò)程首先是濾液中的酸與氧化鋅反應(yīng)，再者是銦鐵沉淀進(jìn)入銦富集渣。

銦生成氫氧化銦沉淀的初始pH值為2.9， pH值至4.5時(shí)反應(yīng)基本完全，沉銦前液一般含酸35 g/L左右，需使用中和劑使溶液的pH值逐漸升高。銦沉淀反應(yīng)方程式如下：

In3++3H2O==In(OH)3↓+3H+

(1)

3 影響銦富集渣含銦的主要因素

3.1 中和劑的影響

考慮到其他中和劑可能對(duì)鋅主系統(tǒng)造成影響，選用氧化鋅作為中和劑。通常氧化鋅含鋅50%～75%、鐵～7%、鉛～10%，中和時(shí)鋅與酸反應(yīng)進(jìn)入溶液，鉛以硫酸鉛形式進(jìn)入渣中，氧化鋅中的鐵進(jìn)入富集渣中。富集渣再次浸出時(shí)，鉛以硫酸鉛形式留在渣中，鋅和鐵進(jìn)入溶液，將對(duì)萃取有較大的影響。氧化鋅含雜影響富集渣的產(chǎn)量，導(dǎo)致富集渣含銦降低，對(duì)后續(xù)處理也有影響。

3.2 沉銦前液中銦、鐵離子濃度的影響

從沉銦前液所含銦和鐵離子的比例看，經(jīng)過(guò)鋅精礦還原后的溶液仍含有2～5 g/L左右的Fe3+，而In3+含量?jī)H200～400 mg/L，沉銦前液中Fe3+離子濃度是In3+的10倍左右。鐵在中和過(guò)程中以氫氧化鐵或堿式硫酸鐵的形式沉淀，導(dǎo)致渣量大幅度增加，稀釋了富集渣中銦品位，而且Fe(OH)3膠體的存在也影響富集渣的壓濾。沉銦前液含銦降低，相對(duì)于含雜升高，鐵銦濃度的比例也相應(yīng)升高，也會(huì)降低銦富集渣含銦。

3.3 沉銦前液酸度、鋅離子濃度的影響

沉銦用氧化鋅含有一定的雜質(zhì)，這部分雜質(zhì)即影響氧化鋅與酸的充分反應(yīng)，最終又以沉淀形式進(jìn)入銦富集渣中。酸度的高低直接影響氧化鋅的使用量，使用量增加導(dǎo)致渣量增加，富集渣含銦降低。沉銦前液含鋅過(guò)高，中和沉銦時(shí)將會(huì)有部分鋅進(jìn)入渣中，導(dǎo)致渣量增加，含銦降低。

3.4 沉銦過(guò)程操作的影響

加入氧化鋅速度過(guò)快，氧化鋅反應(yīng)不充分，導(dǎo)致中和劑過(guò)量。操作終點(diǎn)pH控制過(guò)高，使富集渣產(chǎn)量增加，含銦下降。

4 提高銦富集渣含銦的主要措施

4.1 沉銦用氧化鋅的選擇

從沉銦的原理看，氧化鋅品質(zhì)越高越有利于提高銦綿品位，綜合考慮銦富集渣質(zhì)量和工序成本，最初選用回轉(zhuǎn)爐產(chǎn)氧化鋅和納米氧化鋅搭配的方式，產(chǎn)出的銦富集渣質(zhì)量較好。因納米氧化鋅價(jià)格高，改用外購(gòu)的含鋅較高的普通氧化鋅，但由于其來(lái)源范圍窄，需要量大，導(dǎo)致品質(zhì)波動(dòng)較大，且有結(jié)塊，對(duì)沉銦過(guò)程和富集渣含銦均造成一定的影響。為了穩(wěn)定沉銦用氧化鋅的質(zhì)量，選用析出鋅熔鑄過(guò)程的浮渣，該浮渣含鋅75%～80%(其中有少量金屬)、含氯1%左右、砷銻等雜質(zhì)微量。為避免氯的影響，浮渣在回轉(zhuǎn)爐進(jìn)行高溫脫氯處理，高溫脫氯過(guò)程也使浮渣中的金屬鋅轉(zhuǎn)化為氧化鋅，即脫除了氯又避免了金屬鋅沉銦存在的安全隱患。年產(chǎn)25萬(wàn)t電鋅的系統(tǒng)產(chǎn)浮渣約8 000 t，沉銦氧化鋅的用量約6 000 t，熔鑄產(chǎn)出的浮渣可滿足沉銦氧化鋅的用量。

4.2 降低沉銦前液Fe3+的含量

氧化鋅低酸濾液鐵含量一般在20 g/L左右，其中大部分為Fe3+，隨著中和反應(yīng)的進(jìn)行，F(xiàn)e3+沉淀進(jìn)入富集渣中，即降低了富集渣銦含量，也影響壓濾過(guò)程。為此，采用鋅精礦對(duì)低酸濾液進(jìn)行還原，其反應(yīng)方程式如下：

ZnS+2Fe3+=Zn2++2Fe2++S0

(2)

為降低還原后液中Fe3+含量，對(duì)加料設(shè)施進(jìn)行改造，保證鋅精礦均勻緩慢加入；選用低鐵和粒度細(xì)的鋅精礦作為還原劑；嚴(yán)格控制還原時(shí)間、溫度，鋅精礦分次、間隔加入，并在作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)采用還原后液比色方法直接判定還原后液Fe3+含量。通過(guò)以上改進(jìn)和工藝控制，還原后液含F(xiàn)e3+由原來(lái)的平均3.5 g/L降低至1.5 g/L以下，同時(shí)還原后液 Fe3+含量也趨于穩(wěn)定。

4.3 提高沉銦前液中銦的含量

沉銦前液含銦高低除受原料氧化鋅含銦的影響外，過(guò)程控制對(duì)其也有較大影響。中浸渣率的降低，有利于提高沉銦前液中銦的含量。具體措施：一是改進(jìn)料倉(cāng)結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定氧化鋅均勻下料，增加廢液流量計(jì)，保證氧化鋅與廢液的充分反應(yīng)；二是在球磨機(jī)出口處礦漿中增加廢液加入點(diǎn)，延長(zhǎng)廢液與氧化鋅的反應(yīng)時(shí)間；三是嚴(yán)格控制中性浸出各槽pH值的控制。通過(guò)上述措施，中浸底流含鋅由原來(lái)的28%左右降低至20%左右，含銦由原來(lái)的0.08%提高到0.1%以上。

4.4 降低沉銦前液鋅離子濃度和酸度

降低沉銦后液的鋅離子濃度可減少銦富集渣含銦，同行業(yè)中多家采取中浸底流壓濾的方式，中浸濃密機(jī)底流礦漿含固量一般在30%左右，上清含鋅在140～160 g/L之間。通過(guò)壓濾，每立方礦漿可減少帶入低酸浸出工序的鋅量近100 kg，同時(shí)降低了中浸渣量，也使后續(xù)低酸、高酸以及還原等溶液含鋅大幅度降低，進(jìn)而減少了進(jìn)入富集渣中的鋅。如氧化鋅車間無(wú)法增加濃密機(jī)底流的壓濾，可考慮對(duì)銦富集渣進(jìn)行中性水洗浸鋅，提高富集渣中銦含量。

選擇較高酸度是為了避免較低酸度下沉釩的發(fā)生，將低酸浸出的溫度降低至65 ℃左右，進(jìn)而使低酸浸出酸度降低至35 g/L以下，低酸濾液酸度降低，減少了中和沉銦時(shí)氧化鋅的使用量。

4.5 強(qiáng)化沉銦過(guò)程的精細(xì)化操作

沉銦過(guò)程操作對(duì)富集渣產(chǎn)出量也有一定的影響，在加料口放置平臺(tái)格篩、擋板，并采取分批次加入氧化鋅的方式，避免氧化鋅集中加入過(guò)快、過(guò)多造成的局部反應(yīng)不完全的問(wèn)題。為此制定了沉銦細(xì)節(jié)工藝控制要求，終點(diǎn)pH值3.5～4.0、加入量第一次2 t左右、第二次1 t左右、第三加入少量氧化鋅調(diào)節(jié)終點(diǎn)pH 值，并適當(dāng)加入生產(chǎn)水稀釋溶液的鋅，提高pH值，每次相隔半小時(shí)，即保證氧化鋅的充分反應(yīng)，又減少鐵在攪拌過(guò)程的氧化沉淀。

5 結(jié)論

采取上述一系列措施后，銦富集渣含銦由0.4%左右穩(wěn)定提高至0.8%以上，含鋅由22%降低至17%，含鐵由10%以上降低至5%以下，含鉛由10%降低至1%以下。精銦工序萃取過(guò)程的乳化現(xiàn)象大幅度減少，精銦段收率也由80%提高到86%以上，料液含銦由0.6 g/L左右提高至1.5 g/L，萃取壓力得到緩解，產(chǎn)能由原來(lái)的20 t提高到25 t以上。

[1] 王樹(shù)楷等.銦冶金[M].北京：冶金工業(yè)出版社， 2010.

[2] 梅光貴.濕法煉鋅學(xué)[M].長(zhǎng)沙：中南大學(xué)出版社，2001.

[3] 李洪桂.冶金原理[M].北京：科學(xué)出版社，2005.

[4] 重有色金屬冶煉設(shè)計(jì)手冊(cè)·鉛鋅鉍卷[M]. 北京：冶金工業(yè)出版社，1995.

中科院金屬研究所研發(fā)出新型可降解鎂銅合金

中國(guó)科學(xué)院金屬研究所生物材料研究團(tuán)隊(duì)，成功開(kāi)發(fā)出一種具有重大臨床價(jià)值的新型可降解鎂銅二元合金，具有抗菌、促成骨、促血管化等多重生物醫(yī)學(xué)功能，其醫(yī)學(xué)意義已獲得國(guó)際認(rèn)可。

鎂合金是目前極具臨床應(yīng)用前景的新型醫(yī)用金屬材料。中國(guó)科學(xué)院金屬研究所研發(fā)出的鎂銅二元合金，既可確保生物安全性和力學(xué)支撐作用，又可實(shí)現(xiàn)可降解鎂合金結(jié)構(gòu)和生物醫(yī)學(xué)功能一體化，有助于解決植入材料在臨床中引發(fā)的感染等問(wèn)題，使可降解鎂合金發(fā)揮更大的臨床治療作用。

金屬研究所已將這種新型可降解鎂銅合金申報(bào)中國(guó)發(fā)明專利，且相關(guān)研究結(jié)果已在國(guó)際頂級(jí)期刊《自然》旗下綜合性科學(xué)期刊上刊登。

Factors affecting indium content in the In-enriched residue and its control measures

YIN Rong-hua

The paper analyzes factors affecting indium content in the In-enrched residue. The properly zinc oxide is adopted for indium precipitation to strictly control neutral leaching by zinc oxide, zinc concentrate reduction and indium precipitation by neutralization. As result, the iron and zinc content in the solution before indium precipitation is reduced and indium content increased and consequentially indium content in the indium-enriched residue is improved from about 0.4% to minimally 0.8%.

zinc hydrometallurgy; ZnO; neutralized iron; In-enriched residue

尹榮花(1969—)，女，河南商丘人，主要從事鋅濕法冶煉技術(shù)工作。

2016-02-23

TF813； TF843.1

B

1672-6103(2016)05-0034-03