銦冶煉中間廢渣回收銦的工藝研究與應(yīng)用

李恒江，楊亞軍，呂會(huì)民

（河南豫光鋅業(yè)有限公司，河南 濟(jì)源 454650）

銦作為一種稀貴金屬在很多高新領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，隨著銦的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，人類對(duì)銦的需求量日益增加，有效富集回收銦的技術(shù)也越來(lái)越受到重視。

回收處理銦冶煉渣是提高銦回收率的主要途徑之一。國(guó)內(nèi)銦生產(chǎn)工藝主要為：富銦渣→浸出→凈化除鐵→萃取→反萃液凈化→置換壓團(tuán)→粗煉→電解精煉→再次精煉、鑄錠。銦冶煉過(guò)程產(chǎn)生的冶煉渣主要有浸出渣、凈化除鐵渣、反萃液凈化渣、粗煉堿渣、洗陽(yáng)極泥廢水渣等，尤其是反萃液凈化渣、粗煉堿渣、洗陽(yáng)極泥廢水渣這三類渣含銦較高。

1 研究?jī)?nèi)容

某企業(yè)銦冶煉生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的中和渣含銦量高達(dá)到10%左右，每月僅此渣中銦金屬占有量150kg左右，因氯離子等雜質(zhì)含量高未回系統(tǒng)，對(duì)月直收率影響較大。

1.1 中和廢渣

表1 中和渣主要元素平均含量%

銦冶煉過(guò)程產(chǎn)生的反萃液中和凈化渣，電解陽(yáng)極洗滌廢水中和渣，陽(yáng)極熔鑄堿渣等，本文均稱中和渣。中和渣中鉍、錫、鎘、鉈、鉛及氯離子等雜質(zhì)含量較高，如果直接投入銦浸出工序會(huì)造成設(shè)備腐蝕加重，電鋅系統(tǒng)含氯升高，同時(shí)會(huì)造成萃取工序生產(chǎn)惡化，頻繁停產(chǎn)，得不償失。

1.2 研發(fā)的中和渣綜合回收主要工藝流程：中性水洗→低酸浸出→凈化→除鐵→置換

圖1 中和渣綜合回收工藝流程圖

1.3 工藝原理及效果分析

（1）中性水洗：根據(jù)不同離子水解ph值不同，控制溶液的酸度，使易水解的銦及其它離子進(jìn)入渣中，不水解的雜質(zhì)及氯離子進(jìn)入溶液中，再進(jìn)行液固分離，除去有害雜質(zhì)離子。

表2 廢水中和渣主要雜質(zhì)水解ph值

表3 水洗除雜上清數(shù)據(jù)（g/L）

表4 水洗除雜后中和渣成分%

中性水洗過(guò)程考慮到銦離子在ph5.0時(shí)幾乎全部水解，中性水洗主要目的是除氯離子，因此中性水洗的最佳ph值控制在5.0；因渣中含有大量的水解鐵及硅膠體，液固分離難度大，壓濾時(shí)礦漿溫度不低于60℃；液固比在3～4∶1時(shí)，水洗效果就很明顯。

（2）低酸浸出。水洗除氯渣的成分基本上是氫氧化物或氧化物，極易溶解進(jìn)稀硫酸溶液中生成硫酸鹽溶液，銦離子全部進(jìn)入硫酸溶液中。

低酸浸終酸控制在65g/L～75g/L，溫度60℃～75℃，液固比5～7∶1，反應(yīng)最快；反應(yīng)時(shí)間1～2小時(shí)最徹底，在硫酸體系中將銦溶解進(jìn)水相中，同時(shí)鉍錫銻等雜質(zhì)也進(jìn)入水相。

表5 凈化渣低酸浸出液化驗(yàn)數(shù)據(jù)（g/L）

圖2 鐵粉凈化過(guò)程主要雜質(zhì)隨時(shí)間的變化情況

（3）鐵粉凈化。低酸浸出溶液中，銻、鉍、鉈等雜質(zhì)含量較高，如果直接置換，置換出的海綿銦含雜較高，壓不成團(tuán)，造成銦損失。因此，浸出液必須凈化除雜。

根據(jù)較負(fù)電位金屬置換較正電位金屬的原理，利用優(yōu)質(zhì)鐵粉（電位-0.44）置換除去液體中的砷（電位0.244）、鉈（電位0.72）、鉍（電位0.215）、錫（電位-0.136）、銅（電位0.345）、鉛（電位-0.126）等雜質(zhì)，而銦不被置換（Fe-Fe2+電位為-0.44，In-In3+電位為-0.33，電位接近，置換反應(yīng)很困難，同時(shí)有高電位的其它雜質(zhì)對(duì)銦的置換有擬制作用，在反應(yīng)過(guò)程中鐵粉不能置換液體中的銦離子）實(shí)驗(yàn)效果明顯。鐵粉凈化的最佳工藝控制在硫酸60g/L～70g/L ，溫度50℃～65℃，反應(yīng)時(shí)間24小時(shí)。

表6 各元素化學(xué)電位

表7 鐵粉凈化后化驗(yàn)數(shù)據(jù)g/L

4 13．22 0．0089 0．0085 0．0053 14．86 5 15．47 0．0075 0．0087 0．0098 14．59 6 16．31 0．0086 0．0096 0．0042 15．42

（4）富銦、除鐵。凈化后的濾液富含銦離子及大量二價(jià)鐵離子。銦離子含量在15g/L左右，含銦太低，直接置換成本高，回收率低，操作困難，同時(shí)置換后液含大量鋁離子，后期鋁鐵分離困難。

根據(jù)二價(jià)鐵與銦離子水解ph值不同，通過(guò)控制濾液的ph值，可以使銦鐵分離。當(dāng)ph值在4.5時(shí)，銦離子幾乎全部進(jìn)入銦精渣中，而二價(jià)鐵離子不水解，經(jīng)過(guò)壓濾機(jī)，實(shí)現(xiàn)液固分離。

（5）富銦精渣浸出、置換。富銦精渣全水解產(chǎn)物或氧化物，與酸極易溶解。富銦精渣中加入稀硫酸，反應(yīng)溶液ph值控制在2.0左右，溫度40℃～60℃，液固比3～5∶1，反應(yīng)時(shí)0.5～1小時(shí)，渣全溶，溶液清亮。溶液含銦達(dá)35g/L，含銦提高，可直接置換。

表8 銦精渣浸出后主要數(shù)據(jù)g/L

置換時(shí)，用較負(fù)電位的活潑金屬鋁或鋅置換出液相中的銦，置換最佳溫度40℃～65℃，時(shí)間24小時(shí)，置換出的海綿銦金屬光澤好，含銦達(dá)95%以上，壓團(tuán)后熔鑄精煉。

2 最佳工藝參數(shù)及生產(chǎn)效果

2.1 最佳工藝參數(shù)

中性水洗的最佳ph值控制在5.0，溫度不低于60℃；液固比在3～4∶1；低酸浸終酸控制在65g/L～75g/L，溫度60℃～75℃，液固比5～7∶1，反應(yīng)時(shí)間1～2小時(shí)；鐵粉凈化的最佳工藝控制在硫酸60g/L～70g/L ，溫度60℃～75℃，反應(yīng)時(shí)間24小時(shí)；富銦除鐵時(shí)，控制ph4.5液固分離，濾液經(jīng)過(guò)鼓入空氣并加入適量雙氧水，并液固分離回收鐵；富銦精渣浸出反應(yīng)溶液ph值控制在2.0左右，溫度40℃～60℃，液固比3～5∶1，反應(yīng)時(shí),0.5～1小時(shí)；置換最佳溫度40℃～65℃，時(shí)間24小時(shí)，置換后液ph調(diào)整至5.5，回收置換后液中的鋁。

2.2 生產(chǎn)效果

中和渣直接浸出凈化后置換效果較好，工藝全過(guò)程銦損途徑為洗滌濾液（含銦小于0.005g/L）和除鐵上清液（含銦小于0.005g/L），中間只產(chǎn)生凈化渣，總渣量10%～15%（干渣），銦總回收率達(dá)99%。同時(shí)，所用輔料鐵鋁分步回收，生產(chǎn)過(guò)程不產(chǎn)生廢棄渣，生產(chǎn)工藝有很大推廣價(jià)值。

[1]李洪桂等編．濕法冶金學(xué)[M]．長(zhǎng)沙：中南大學(xué)出版社，2005．

[2]邱竹賢．有色金屬冶金學(xué)．冶金工業(yè)出版社，2008．