提高精銦生產中銦直收率的探討

劉素紅,袁永鋒

(河南豫光金鉛集團有限責任公司,河南濟源454650)

提高精銦生產中銦直收率的探討

劉素紅,袁永鋒

(河南豫光金鉛集團有限責任公司,河南濟源454650)

簡述了從濕法煉鋅含銦渣中提取銦的基本原理,分析了從鋅冶煉富銦渣中回收銦過程中影響銦直收率的原因。根據生產原理及生產實際情況,提出了提高銦直收率的相應措施,解決了生產中因工序多造成的銦金屬流失問題。改進后的工藝具有明顯的經濟效益、社會效益和環境效益。

富銦渣;銦;回收

河南豫光鋅業公司年生產電解鋅20萬t。氧化鋅焙砂經兩段浸出,上清液中加入納米氧化鋅調p H值為4.5～5.0,然后壓濾得到銦富集渣。銦富集渣經浸出、凈化、萃取、置換、鑄陽極、電解、鑄錠回收精銦。原工藝工序較多,而富集渣中銦含量較低,鐵、鋅、硅等雜質含量偏高,各工序或多或少都會有銦金屬流失,使銦直收率偏低。

1 原工藝基本原理及工藝流程[1-2]

銦在富集渣中以氫氧化銦(In(OH)3)形式存在。三價銦易溶于酸,在酸性條件下浸出可使銦與部分雜質分離;用P204萃取,銦與鋅、硅等雜質分離,銦進入有機相;富銦有機相經過洗滌,部分雜質進入酸洗液,負載銦的有機相經過反萃取,銦進入水相,與鐵分離;含銦水相加鋅片置換得海綿銦;海綿銦經洗滌、壓團,在一定溫度下加氫氧化鈉熔鑄成陽極板,然后利用銦與鋅、鉍等雜質的電位不同,經電解精煉使銦與鋅、鉍雜質分離,與銦電位相近的鉈、鎘在電解精煉后加氯化銨以及甘油、碘化鉀去除,最后鑄錠得99.99%的精銦。改造前的工藝流程[3]如圖1所示。

2 生產中存在的主要問題

2.1 浸出效果較差

銦富集渣主要成分見表1,銦品位偏低。如直接進行高酸浸出,進入浸出液的雜質過多,所以一次浸出時采用低酸浸出,浸出終止酸度為50～80 g/L。一次浸出渣主要成分見表2,其中銦質量分數0.25%左右。對一次浸出渣用高酸進行二次浸出。

圖1 改造前的工藝流程

表1 銦富集渣主要組分質量分數%

表2 一次浸出渣主要組分質量分數%

實際生產中,一次浸出效果較差;二次浸出在高溫高酸條件下進行,液固體積質量比相對較小,但浸出效果也不理想,并且二次浸出后的渣形成開路,造成銦金屬的部分流失。

2.2 廢渣及廢水處理不到位

生產過程中,有機相經過長時間運轉,受空氣氧化、酸的長期作用或機械帶入灰塵、渣以及過程中產生的沉淀等影響萃取能力下降,下降到一定程度后需要進行處理,去除大量雜質;另外,由于料液中含有雜質以及工藝條件控制不到位而產生大量乳化物,這些乳化物對萃取有一定影響,需要及時撈出,而這部分乳化物主要成分為有機相,也需要進行處理,回收其中的有機相。對有機相和乳化物進行處理時產生的殘渣,沒有進行處理,造成銦金屬部分流失。

萃取過程中,有機相洗滌會產生大量酸洗液,酸洗液中銦質量濃度15 mg/L左右,每天酸洗液量在10 m3左右,酸洗液沒有返回使用,這部分銦沒有進行回收,直接進入廢水系統,使得銦金屬部分流失。

另外,反萃取液置換后的溶液中銦質量濃度在50 mg/L以下,也沒有加以回收,而是直接進入污水處理系統,從而造成銦金屬部分流失。

2.3 鑄片和鑄錠工序產生的煙塵未處理

在鑄片和鑄錠工序中,由于溫度較高,產生大量有毒金屬煙塵,原有工序僅僅為防止有害煙塵逸散,采用抽風的方式把有害煙塵外排處理,不但對環境有污染,也使銦金屬部分流失。

2.4 生產過程中存在跑冒滴漏

在銦的整個回收過程中,大部分工序為濕法。容器進出口流量的調節、管件之間的密閉性及操作不當等,均會造成跑冒滴漏,從而造成銦金屬流失。

3 提高銦直收率采取的措施

為了有效回收銦金屬,針對以上問題進行了工藝和管理方面的改進,取得了明顯的效果。改造后的工藝流程如圖2所示。

圖2 改造后的工藝流程

3.1 強化二次浸出[4]

在二次浸出過程中,相應提高浸出劑酸度和浸出溫度,增強攪拌強度,加大液固體積質量比,并延長反應時間,可使二次浸出渣中銦質量分數由之前的0.3%降至0.1%以下。

3.1.1 浸出酸度

酸度直接影響銦的浸出率。酸度過低,銦不能完全溶解,浸出率低;酸度過高,雜質溶解量及生產成本都相對提高。生產中,將酸度控制在180～200 g/L范圍內,使銦完全溶解。

3.1.2 浸出溫度

提高浸出過程的溫度可以加劇固液相反應分子或離子的熱運動,同時減小擴散層厚度。在一定酸度條件下,反應溫度提高,銦浸出率隨之增大。生產中,結合蒸汽壓力以及生產供需,將浸出溫度由80～85℃提高至90～95℃。

3.1.3 攪拌強度

隨著酸度、溫度的增加,化學反應速度比擴散速度增大很多。在一定程度上,當化學反應速度超過擴散速度時,浸出過程由擴散速度控制,提高攪拌速度,可使整個溶液的傳質過程得到強化,有利于反應進行。生產中,機械攪拌速度控制在80 r/min。

3.1.4 液固體積質量比

浸出時,浸出渣中銦質量分數和浸出渣與液體的質量體積比直接影響組分的擴散速度。液固體積質量比過小,浸出效果不好,但液固體積質量比過大,會增加硫酸的消耗。因此,選擇合適的液固體積質量比非常關鍵。生產中,將液固體積質量比由原來的5∶1調整為10∶1。

3.1.5 反應時間

浸出時間取決于原料粒度的大小、孔隙度以及反應速率。在一定范圍內,原料中銦的浸出完全程度隨浸出時間的延長而提高,浸出時間應大于最適值。生產中,浸出時間選擇5 h。

通過以上技改措施,二次浸出渣中銦質量分數有了大幅度降低,銦直收率得到提高,浸出直收率由85%提高至92%。二次浸出渣的主要組分見表3。

表3 工藝優化后二次浸出渣的主要組分質量分數%

3.2 生產廢水和廢渣的循環利用

生產過程中,將全部酸洗液返回一次浸出或二次浸出;置換后液中銦質量濃度由0.05 g/L降至0.02 g/L;置換撈出的油污進一步用生產水洗滌,水洗后的片狀銦金屬返回壓團;經過水洗油后,每槽置換可多回收1～2 kg銦金屬,置換收率由94%提升至97%;水洗后的油再次酸洗攪拌,回收油污表面吸附的細狀銦金屬,油酸洗液返回一次浸出或二次浸出。

將有機相堿洗渣與乳化物堿洗渣進行酸洗處理,渣堆存,酸洗液返回浸出。酸化處理后,銦的萃取直收率可由86%提高至90%。

3.3 有害煙塵的處理

在粗銦鑄片和精銦鑄錠過程中產生的煙塵,通過風機抽走后,在外排前加裝一臺濕式收塵器,使有害煙塵得到凈化,同時也使有價金屬沉積形成金屬底泥。這部分含銦的金屬底泥可重新進行浸出回收其中的銦金屬。處理后,銦回收率可提高2%。

4 效益分析

采取上述措施后,精銦直收率提高了12.16%,每年按處理5 000 t銦富集渣計,品位按0.6%計,水分按40%計,則可多回收精銦錠5 000 t×(1-0.4)×0.006×0.1216=2.19 t,每噸精銦錠按350萬元計,則多創造經濟效益766萬元。

5 結束語

河南豫光鋅業公司精銦車間于2007年8月開始投產,采用改進后的工藝,實踐表明,在提高銦直收率方面取得了明顯效果,解決了因精銦生產中工序多而造成的銦金屬的流失問題,實現了廢渣、廢水的綜合利用,具有明顯的經濟效益、社會效益和環境效益。

[1]王樹楷.銦冶金[M].北京：冶金工藝出版社,2006：302-305.

[2]梅光貴,王潤德,周敬遠,等.濕法煉鋅學[M].長沙：中南大學出版社,2001：444-449.

[3]姜仕發,張小虎,衛懷森.從銦富集渣到精銦的工藝設計及生產改造[J].中國有色冶金,2009,6(3)：43-45.

[4] 馬榮駿.濕法冶金原理[J].北京：冶金工業出版社,2007：32.

Abstract:The basic principles of extracting indium from wet methods zinc smelting residue were introduced.The influence factors on the indium direct recovery were analyzed.According to producing principle and practice,the necessary actions for increasing the direct recovery rate of indium were put forward and the problems of indium wastage from the multiple stepes in hydrometallurgy were settled.The improved process has obvious economic,social and environmental benefits.

Key words:rich indium slage;indium;recovery

Investigation on Increasing Direct Recovery Rate of Pure Indium

LIU Su-hong,YUAN Yong-feng
(He’nan Yuguang Gold and Lead Group Co.,L td,J iyuan,He’nan 454650,China)

TF803.2;TF843.1

A

1009-2617(2011)01-0048-03

2010-03-25

劉素紅(1973-),女,河南蘭考人,碩士,工程師,主要從事冶金工藝研發與設計工作。