提高銦富集渣品位的措施

尹榮花

(河南豫光鋅業(yè)有限公司)

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提高銦富集渣品位的措施

尹榮花

(河南豫光鋅業(yè)有限公司)

從中和用氧化鋅質(zhì)量、沉銦前液體含雜以及工藝操作方面分析了影響銦富集渣含銦的因素，通過選擇合適的中和沉銦用氧化鋅，控制氧化鋅中性浸出、鋅精礦還原和中和沉銦過程，降低了沉銦前液含鐵、含鋅，提高了沉銦前液含銦，使銦富集渣含銦由原來的0.4%左右穩(wěn)定提高至0.8%以上。

氧化鋅中和鐵銦富集渣品位

0　前言

銦多隨鉛鋅礦伴生，作為鉛、鋅冶煉的副產(chǎn)品回收。本公司年產(chǎn)電鋅25萬t回收精銦約25 t。綜合考慮河南豫光鋅業(yè)有限公司物料來源的特點(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)的特點(diǎn)，選用了分段回收銦的方式，即低酸濾液中和水解產(chǎn)出銦富集渣，銦富集渣再經(jīng)過浸出、萃取等產(chǎn)出精銦。中和沉銦方式避免了低酸濾液直接萃取帶來的萃余液體積大對鋅生產(chǎn)系統(tǒng)的沖擊，也避免采用鋅粉置換過程砷化氫氣體放出帶來的安全問題。

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)能的高低，以及銦在二次渣、除硅渣中的損失量等，銦富集渣含銦及含雜質(zhì)成為生產(chǎn)控制的一個關(guān)鍵指標(biāo)。

1　工藝流程簡述

豫光鋅業(yè)鋅冶煉采用了常規(guī)濕法煉鋅工藝，主要工藝流程為鋅精礦焙燒、兩段浸出、液體進(jìn)入三段凈化、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)過壓濾機(jī)壓濾，壓濾渣采用揮發(fā)窯揮發(fā)的方式進(jìn)行處理，產(chǎn)出的氧化鋅經(jīng)多膛爐脫除氟氯后送入氧化鋅料倉，料倉中的氧化鋅首先用本工序產(chǎn)出的上清沖礦送入球磨機(jī)，經(jīng)過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，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，低酸浸出產(chǎn)出的液體用鋅精礦還原，還原后液(即沉銦前液)選用氧化鋅進(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所示。

圖1　還原、中和工序流程圖

2　中和沉銦技術(shù)原理

沉銦前液的一般含銦(200～400)mg/l、含酸(30～50) g/l，另含有Fe2+和Fe3+、鋅離子等。中和沉銦過程首先是濾液中的酸與氧化鋅反應(yīng)，再是銦鐵沉淀進(jìn)入銦富集渣。

技術(shù)原理：銦以氫氧化銦初始沉淀pH值為2.9，至pH值為4.5時反應(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，使銦沉淀其反應(yīng)方程式如下：In3++3H2O==In(OH)3↓+3H+。

3　影響銦富集渣含銦的主要因素

3.1中和劑的影響

考慮其他中和劑可能對鋅主系統(tǒng)造成影響，我們選擇采用氧化鋅作為中和劑，一般氧化鋅通常含有50%～75%的鋅，還含有～7%鐵和～10%鉛，中和時鋅與酸反應(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。富集渣再次浸出時鉛以硫酸鉛進(jìn)入渣中，鋅和鐵以離子形式進(jìn)入溶液，對萃取有明顯的影響。氧化鋅的含雜影響富集渣的質(zhì)量，導(dǎo)致含銦降低，對后續(xù)的處理也有明顯的影響。

3.2沉銦前液中銦鐵離子濃度的影響

從沉銦前液含銦和鐵離子的比例看，經(jīng)過鋅精礦還原后的液體仍含有2 g/l～5 g/l左右的Fe3+，而In3+含量僅200 mg/l～400 mg/l，沉銦前液中Fe3+離子濃度是In3+的10倍左右。鐵在中和過程中以氫氧化鐵或堿式硫酸鐵的方式沉淀，導(dǎo)致渣量大幅度增加，稀釋了富集渣中銦品位，也會因Fe(OH)3膠體的存在影響富集渣的壓濾。沉銦前液含銦的降低，相對含雜升高，鐵銦濃度的比例相應(yīng)升高，也會降低銦富集渣含銦。

3.3沉銦前液酸度、鋅離子濃度的影響

由于沉銦用的氧化鋅一般含有一定雜質(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，使用量的增加導(dǎo)致渣量的增加，富集渣中含銦降低。沉銦前液含鋅過高中和沉銦時將會有部分鋅進(jìn)入渣中，導(dǎo)致渣量增加，含銦降低。

3.4沉銦過程操作的影響

加入氧化鋅速度過快，使氧化鋅反應(yīng)不充分，導(dǎo)致中和劑過量。操作終點(diǎn)pH控制過高，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，最初選用了回轉(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。由于納米氧化鋅價格的原因，又采用外購的含鋅較高的普通氧化鋅，但由于其來源范圍窄，需要量的增加，導(dǎo)致品質(zhì)波動較大，且有結(jié)塊，對沉銦過程和富集渣含銦均造成一定影響。為穩(wěn)定沉銦用氧化鋅的質(zhì)量，我們選擇使用析出鋅熔鑄過程的浮渣，該浮渣含鋅在75%～80%(其中有少量鋅金屬)，含氯1%左右，砷銻等雜質(zhì)微量。為避免氯的影響，對浮渣進(jìn)行了回轉(zhuǎn)爐高溫脫氯處理，高溫脫氯過程中，也使浮渣的金屬鋅轉(zhuǎn)化為氧化鋅，即脫除了氯又避免了金屬鋅在沉銦過程的安全隱患。年產(chǎn)25 萬t電鋅的系統(tǒng)產(chǎn)浮渣約8000 t，沉銦氧化鋅的用量約6000 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

氧化鋅低酸濾液中鐵含量一般在20 g/l左右，其中大部分為Fe3+，隨著中和反應(yīng)的進(jìn)行Fe3+沉淀進(jìn)入富集渣中，即降低了富集渣銦含量，也影響壓濾過程。為此，采用鋅精礦對低酸濾液進(jìn)行還原，其反應(yīng)方程式如下： ZnS+2Fe3+=Zn2++2Fe2++S0。

為降低還原后液中Fe3+含量，通過改造加料設(shè)施，保證鋅精礦的均勻緩慢加入，選用低鐵和粒度細(xì)的鋅精礦作為還原劑，嚴(yán)格控制還原時間、溫度，執(zhí)行鋅精礦分次、間隔加入的方式，并在作業(yè)現(xiàn)場采用還原后液比色方法直接判定還原后液Fe3+含量。通過以上改進(jìn)和工藝控制，還原后液含F(xiàn)e3+由原來的平均3.5 g/l降低1.5 g/l以下，同時還原后液 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，過程控制對其也有較大影響。中浸渣率的降低，有利于提高沉銦前液中銦的含量。具體措施為：一是改進(jìn)料倉結(jié)構(gòu)穩(wěn)定氧化鋅均勻下料，增加廢液流量計，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)，延長廢液與氧化鋅的反應(yīng)時間。三是嚴(yán)格控制中性浸出各槽pH值的控制，通過上述措施，中浸底流含鋅由原來的28%降低至20%左右，銦由原來的0.08%提高到0.1%以上。

4.4降低沉銦前液中鋅離子濃度和酸度

降低沉銦后液的鋅離子濃度可減少銦富集渣含鋅，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 g/l～160 g/l之間，通過壓濾，每立方礦漿可減少帶入低酸浸出工序的鋅量為近100 kg，同時降低了中浸渣量，也使后續(xù)低酸、高酸以及還原等液體含鋅大幅度降低，進(jìn)而減少了鋅進(jìn)入銦富集渣中。

在低酸浸出溫度控制在55 ℃～65 ℃時，低酸浸出酸度可降低至35 g/l以下，低酸濾液酸度的降低，減少了中和氧化鋅的使用量。

4.5強(qiáng)化沉銦過程的精細(xì)化操作

沉銦過程操作對富集渣產(chǎn)出量也有一定的影響，在加料口放置平臺格篩、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快、過多造成的局部反應(yīng)不完全的問題。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，反應(yīng)結(jié)束加入少量生產(chǎn)水稀釋液體的鋅，加入時每次相隔半小時，即保證氧化鋅的充分反應(yīng)，又減少鐵在攪拌過程的氧化沉淀。

5　實施效果

公司從2013年逐步實施了上述一系列措施，富集渣質(zhì)量有明顯的提高，含雜大幅度下降。實施前和實施后銦富集渣含銦及含雜情況的對比見表1。

富集渣含銦升高以及含雜下降，減少了精銦生產(chǎn)萃取過程的乳化現(xiàn)象，料液含銦由原來的0.6 g/l

表1　實施前和實施后銦富集渣含銦及含雜情況的對比

左右提高至1.5 g/l以上，萃取能力得到緩解，精銦產(chǎn)量由原來的年產(chǎn)20 t提高到25 t以上。

6　結(jié)論

提高銦綿品位氧化鋅質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用，沉銦前液酸度、含銦以及操作等有一定影響。選擇合適的氧化鋅，控制沉銦前液含雜和含銦以及精細(xì)化操作，可提高銦綿含銦。

存在的問題：由于液體中鐵離子含量較高，雖然還原工序使大部分Fe3+還原為Fe2+，但中和過程pH值2.5以上時Fe2+在空氣作用下仍會氧化為Fe3+，這也使銦綿含鐵較難進(jìn)一步降低。

7　參考資料

[1]王樹楷.《銦冶金》[ M].北京：冶金工業(yè)出版社,2006:147-171.

[2]梅光貴,王德潤,周敬元,等. 《濕法煉鋅學(xué)》[M].長沙：中南大學(xué)出版社，2001:225-265，443-446.

MEASURES TO IMPROVE THE GRADE OF INDIUM RICH SLAG

Yin Ronghua

(Henan Yuguang Zinc Industry Co., Ltd)

The factors affecting indium enrichment in indium rich slag are analyzed from the neutralization of the quality of zinc oxide，the former liquid impurity and the process operation. By selecting appropriate neutralizing sink with zinc oxide,zinc concentrate reduction and neutralization process are controlled to decrease the content of Fe and Zn in the solution, and improve the heavy indium solution containing indium, thus the content of indium contained in the slag is increased from 0.4% to 0.8%.

Zinc oxideneutralizationironIndium rich slaggrade

聯(lián)系人：尹榮花,工程師,河南.商丘(476000),河南豫光鋅業(yè)有限公司科技發(fā)展部；2015-12-31