提高精銦錠質(zhì)量的生產(chǎn)實踐

王素霞， 何 意， 廉彩會

(河南豫光鋅業(yè)公司， 河南 濟(jì)源 454650)

稀貴金屬

提高精銦錠質(zhì)量的生產(chǎn)實踐

王素霞， 何 意， 廉彩會

(河南豫光鋅業(yè)公司， 河南 濟(jì)源 454650)

分析了Tl、Cd、Pb、Sn在精銦冶煉過程中的行為，介紹了提高精銦錠質(zhì)量所采取的措施。

精銦錠； 除雜； 質(zhì)量； 技術(shù)條件

0 前言

某公司精銦生產(chǎn)車間2007年建成投產(chǎn)，原料來源于20萬t濕法煉鋅系統(tǒng)焙砂浸出產(chǎn)出的銦綿。生產(chǎn)精銦的主要工藝流程為：浸出—萃取—反萃—置換—鑄陽極—電解—精煉。2009年，公司生產(chǎn)的精銦錠雖然銦含量達(dá)到Y(jié)S/T257—1998要求，但由于雜質(zhì)小項超標(biāo)，合格率僅為75%。2009年12月有色金屬行業(yè)頒布了銦錠質(zhì)量的新標(biāo)準(zhǔn)YS/T257—2009，新標(biāo)準(zhǔn)對銦的外觀及雜質(zhì)成分均有了更加嚴(yán)格的要求，該公司所產(chǎn)精銦錠已不能滿足其要求。針對這一情況，企業(yè)組織攻關(guān)，經(jīng)過兩年的實踐與改進(jìn)，摸索出一系列提高精銦錠質(zhì)量的措施，2011年精銦錠100%符合新標(biāo)準(zhǔn)中In 99995的要求。

1 精銦錠生產(chǎn)現(xiàn)狀

1.1 精銦錠生產(chǎn)工藝流程

生產(chǎn)精銦的原料主要是濕法煉鋅焙砂浸出產(chǎn)出的銦綿，含In 0.3%～0.8%、Pb 5%～15%、Zn 18%～23%，工藝流程見圖1。

圖1 精銦生產(chǎn)流程圖

1.2 精銦產(chǎn)品質(zhì)量

生產(chǎn)的精銦產(chǎn)品質(zhì)量見表1。

由表1可以看出，2011年前該廠生產(chǎn)的精銦錠由于Pb、Cd、Tl、Sn四種雜質(zhì)含量較高，達(dá)不到國標(biāo)99.995銦的要求。

2 雜質(zhì)Pb、Cd、Tl、Sn在銦精煉過程中的行為

2.1 Pb、Cd、Tl、Sn在鑄陽極過程中的行為

用鋁板、鋅板置換出的海綿銦，經(jīng)壓團(tuán)機(jī)壓成銦團(tuán)，銦團(tuán)在氫氧化鈉的作用下熔融獲得粗銦(電解陽極)，海綿銦中的Zn、Al、As、Sn等與NaOH反應(yīng)生成金屬鹽類進(jìn)入浮渣，銦陽極In含量為96%～97%。

表1 精銦質(zhì)量 %

注：YS/T257—2009標(biāo)準(zhǔn)

2.2 Pb、Cd、Tl、Sn在電解過程中的行為

電解過程中，銦陽極中的Cu、Pb、Sn等較正電性的金屬進(jìn)入陽極泥，Zn、Al、Fe等較負(fù)電性的雜質(zhì)溶解于電解液中，銦沉積于陰極上。由于Cd、Tl與In的電位較近，較易析出，陰極銦中的Cd、Tl需用化學(xué)法除去。

電解液銦離子濃度、pH值、電流密度、槽電壓、電解液溫度等控制不當(dāng)，都會造成雜質(zhì)在陰極析出，導(dǎo)致陰極銦質(zhì)量降低。如果操作不當(dāng)，電解陽極泥中的鉛、錫也可能污染析出銦，造成析出銦雜質(zhì)含量升高。

2.3 鑄銦除Cd、Tl

將洗干凈的陰極銦裝在不銹鋼鍋中，加入甘油進(jìn)行機(jī)械攪拌，先加入碘化鉀，再少量多次加碘至不褪色為止。其原理如下：鎘與碘、碘化鉀作用生成能溶于甘油的絡(luò)合物——鎘碘酸鉀，其反應(yīng)式如下：

Cd+I2+KI=KCd I3

(1)

除鎘操作溫度190～210 ℃，加入氯化銨和氯化鋅除鉈，其反應(yīng)如下：

2Tl+2NH4Cl=2TlCl+2NH3↑+H2↑

(2)

除鉈時，氯化鋅和氯化銨按重量比In∶NH4Cl∶ZnCl2=1 000∶45∶15加入，操作溫度270～280 ℃，時間≥4 h。

3 精銦錠的質(zhì)量問題及分析

3.1 化學(xué)成分不合格

(1)萃取工序經(jīng)常出現(xiàn)乳化以及不分相，導(dǎo)致有機(jī)相包裹水相進(jìn)入反萃液，致使反萃液含雜高，影響海綿銦質(zhì)量。海綿銦熔鑄采用人工攪拌，強(qiáng)度不夠，造渣反應(yīng)時間短，對粗銦的質(zhì)量影響較大。

(2)電解精煉技術(shù)條件控制不當(dāng)，影響陰極銦質(zhì)量。電解液中銦離子濃度較低，導(dǎo)致電解過程中Pb、Sn等在陰極析出，影響陰極銦質(zhì)量。電解液pH值偏低，導(dǎo)致電解電流效率降低，陰極銦中Pb、Sn含量升高，陰極銦質(zhì)量下降。電解液渾濁、有白色沉淀物，都影響陰極銦質(zhì)量。

(3)電解操作不規(guī)范導(dǎo)致陰極銦被機(jī)械污染。

(4)陰極銦鑄錠除Cd、Tl時攪拌強(qiáng)度不夠，反應(yīng)時間、除雜溫度等未控制好，都會造成精銦錠中Cd、Tl超標(biāo)。

3.2 外觀質(zhì)量存在缺陷

該廠精銦錠外觀質(zhì)量存在以下問題：側(cè)面有大量收縮紋，表面凹凸不平，澆鑄口大小不一。由于精銦錠質(zhì)地較軟，運(yùn)輸過程中有明顯磕碰現(xiàn)象，嚴(yán)重影響精銦錠外觀。

4 提高精銦錠質(zhì)量的改進(jìn)措施及效果

4.1 改進(jìn)措施

4.1.1 提高粗銦質(zhì)量，降低銦錠中Pb、Sn含量

(1)提高反萃液質(zhì)量是保證海綿銦質(zhì)量的前提。萃取工序嚴(yán)格控制相比，防止乳化現(xiàn)象產(chǎn)生，減少雜質(zhì)離子進(jìn)入反萃液。同時嚴(yán)格控制酸洗的技術(shù)條件，以獲得較純的反萃液。

(2)對海綿銦熔鑄工藝操作進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，及時撈出海綿銦，加裝攪拌器，延長反應(yīng)時間，確保渣液徹底分離，以提高粗銦品位，保證粗銦質(zhì)量。

改進(jìn)后粗銦質(zhì)量有了明顯的提高，見表2。

表2 改進(jìn)前后粗銦的化學(xué)成分 %

4.1.2 提高陰極銦質(zhì)量

電解精煉工序，對整流器進(jìn)行校對，現(xiàn)場優(yōu)化電流密度、槽電壓等工藝參數(shù)。每2 h檢測一次室內(nèi)溫度、槽溫度，酸度等，有效控制技術(shù)條件。為避免產(chǎn)生極化，每2 h用玻璃棒輕微攪動電解液。發(fā)現(xiàn)電解槽槽電壓高時及時進(jìn)行調(diào)整，保證在合理范圍內(nèi)，確保陰極銦質(zhì)量。表3為改進(jìn)前后電解精煉工序的操作參數(shù)。

表3 改進(jìn)前后電解精煉工序的操作參數(shù)

另外，為保證電解液清亮，無雜物，制作一個φ1 000×1 000 mm的塑料槽，循環(huán)的電解液放置其中靜置2 h以上，然后再通過包裹紗布口罩的閥門緩緩流入電解槽內(nèi)，以滿足工藝要求。定期對口罩進(jìn)行清洗，沉淀物經(jīng)另一閥門外排。

4.1.3 強(qiáng)化電解操作，避免陰極銦受污染

(1)出槽時先出陰極銦再出殘陽極。

(2)清洗陰、陽極的刷子和盆分開，不得混用。

(3)殘陽極上的陽極泥清洗干凈，以免雜質(zhì)在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)。

4.1.4 改進(jìn)攪拌裝置，保證除Cd、Tl效果

分析發(fā)現(xiàn)，攪拌強(qiáng)度不夠是造成銦錠質(zhì)量波動最主要的因素。為此，將原攪拌器槳葉加大，改單層槳葉為雙層槳葉，攪拌器運(yùn)轉(zhuǎn)時鍋內(nèi)銦液能夠形成漩渦，雜質(zhì)和試劑充分混合反應(yīng)。改造前后的攪拌器見圖2。同時，將一次除雜改為三次除雜。實踐證明效果良好。

圖2 改進(jìn)前后的攪拌器

4.1.5 提高精銦錠外觀質(zhì)量

保證精銦錠外觀質(zhì)量從以下幾方面著手：

(1)澆注溫度控制在190～210 ℃之間。

(2)模具在澆注過程中，溫度會逐漸升高，達(dá)到一定溫度時，銦錠側(cè)面會出現(xiàn)收縮紋，這時必須停止操作，讓模具自然冷卻或強(qiáng)制冷卻。

(3)澆注速度也影響銦錠表面質(zhì)量。澆注時必須保證銦液均勻、穩(wěn)定、緩緩流入模具內(nèi)。

4.2 改進(jìn)效果

通過對各工序的技術(shù)條件進(jìn)行優(yōu)化，精銦生產(chǎn)更加穩(wěn)定，精銦中雜質(zhì)含量大大降低，徹底解決了精銦錠Cd、Tl、Pb、Sn含量高的問題，精銦錠外觀質(zhì)量也有了較大的改善。改進(jìn)前后精銦錠質(zhì)量見表4。

表4 改進(jìn)前后精銦錠質(zhì)量 %

由表4可見，改進(jìn)后生產(chǎn)的精銦錠達(dá)到了新標(biāo)準(zhǔn)99.995銦錠的要求。

5 結(jié)論

生產(chǎn)實踐證明，以上措施實施后，精銦質(zhì)量有了大幅提高。在質(zhì)量得到保證的同時，也提高了銦的產(chǎn)量和回收率。目前，該公司精銦質(zhì)量達(dá)到同行業(yè)先進(jìn)水平，為精銦的銷售創(chuàng)造了較好的條件。

綜上所述，控制精銦錠中Cd、Tl、Pb、Sn四種元素超標(biāo)的主要措施有：

(1)穩(wěn)定萃取操作，減少乳化、不分相，提高反萃液質(zhì)量，強(qiáng)化鑄陽極操作確保陽極質(zhì)量。

(2)電解精煉提純必須嚴(yán)格控制電解工藝條件，采取精細(xì)化操作確保陰極銦質(zhì)量。

(3)優(yōu)化鑄錠除Cd、Tl操作，提高精銦錠質(zhì)量。

[1]王樹楷．銦冶金[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2006.

[2]范元?。娊饧夹g(shù)條件對精銦錠質(zhì)量的影響[J].湖南有色金屬，2002，(10)：16-17.

Practiceofimprovingqualityofpurifiedindiumingot

WANG Su-xia, HE Yi, LIAN Cai-hui

The behaviors of Tl, Cd, Pb and Sn in purified indium smelting process were analyzed, and the measures to improve the quality of purified indium ingot were introduced in this paper.

purified indium ingot; impurity removal; quality; technological condition

王素霞(1974—)，女，河南濟(jì)源人，工程師，從事精銦錠生產(chǎn)工作。

TF843.1

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