銦反萃液凈化除雜試驗研究

陳 陽

(株洲冶煉集團股份有限公司,湖南株洲 412004)

銦反萃液凈化除雜試驗研究

陳 陽

(株洲冶煉集團股份有限公司,湖南株洲 412004)

以株冶高鉍、高錫反萃液為原料,在實驗室開展了氧化中和、中和硫化和先中和再用鋅粉等凈化除雜試驗研究。試驗結果表明,采用先中和再用鋅粉凈化除雜工藝,銦反萃液中雜質鉍、錫的脫除率分別在99.40%和94%以上,由除雜后反萃液置換所得粗銦含銦在99%以上,為粗銦電解精煉創造了條件。擴試結果也表明,銦反萃液中和再用鋅粉凈化除雜工藝對提高銦產品質量非常有效,具有很好的應用前景。

銦反萃液;氧化中和;中和硫化;中和+鋅粉;凈化

株洲冶煉集團股份有限公司(簡稱株冶)是我國重要的鉛、鋅冶煉生產和出口基地,年產電鋅45萬t,電鉛10萬t,同時能綜合回收銦、銀、鎘、銅、金、鉍等多種有價金屬。多年來,株冶的資源綜合回收水平一直位于全國同行前列,銦產量和質量也在行業中處于領先,每年銦產量都在50 t以上,對國內銦市場有著重要的影響。

隨著銦資源的日益貧乏,銦回收原料的成分越來越復雜,雜質含量也越來越高。萃取回收過程產出的銦反萃液含雜質鉍、錫含量高達2%和0.13%,該反萃液經置換、壓團和鑄型所得的粗銦含銦在95%左右,因雜質鉍、錫含量高,將會大幅度增加后續粗銦處理成本。本研究以含鉍、錫的銦反萃液為原料,采用三種方法對銦反萃液進行凈化除雜,最后確定中和+鋅粉凈化的方法為除雜的最佳方法。該法可將銦反萃液中的雜質鉍、錫均脫除至0.01 g/L以下,為得到高質量的粗銦創造了條件。

1 試驗原理及工藝流程

1.1 試驗原理

凈化是利用電位越負的物質將電位相對較正的金屬離子從溶液中置換出來,使置換出來的雜質形成渣子,從而達到凈化的目的;或者利用加入的物質在溶液中電離出來的陰離子與雜質離子結合形成沉淀,而主元素離子基本沒受影響,從而達到凈化的目的。銦反萃液凈化就是加入的物質將銦溶液中Bi、Sn等雜質形成渣子或沉淀,而銦繼續保留在溶液中的過程。

1.2 工藝流程

通過對株冶銦反萃液成分特點的分析,進行了氧化中和、中和硫化和中和+鋅粉等凈化除雜工藝,具體工藝流程均在試驗中得到了體現,凈化過程中必須嚴格控制好反萃液凈化時的條件,將Bi、Sn除下來的同時,不使銦被帶下來轉入渣中。

2 試驗所用原料成分分析

從稀貴分廠銦工段取得銅煙灰原料經浸出、凈化、萃取和反萃之后的銦反萃液,經化驗分析得到銦反萃液化學成分見表1。

表1 銦反萃液化學成分g/L

3 試驗結果及分析

3.1 凈化條件試驗

3.1.1 銦反萃液氧化中和凈化試驗

試驗條件:溫度:65～70℃,時間2 h,然后控制溫度70℃左右,pH=1.5～2.0,時間0.5 h。整個凈化除雜過程攪拌都比較充分,試驗結果見表2。

表2 銦反萃液氧化中和凈化試驗結果

從表2可以看出,采用氧化中和法對銦反萃液凈化除雜,Sn的脫除率可在70%以上,但是雜質Bi的含量在凈化除雜前后基本沒變化,盡管凈化過程有極少部分的銦被凈化渣夾帶進入渣中,只要對渣酸洗1～2遍即可。此法基本不能脫除反萃液中的Bi。

3.1.2 銦反萃液中和硫化凈化試驗

試驗條件:常溫下用NaOH溶液中和銦反萃液至pH=0～0.5,然后控制溫度45～50℃,時間20 min,Na2S按理論量的1.1倍、1.3倍和1.5倍分別加入三個不同的反應杯中。整個凈化除雜過程攪拌都比較充分,試驗結果見表3。

表3 銦反萃液中和硫化凈化試驗結果

從表3可以看出,在鹽酸體系中,采用中和硫化法對銦反萃液凈化除雜,雖然隨著Na2S含量的增加,雜質Bi、Sn的脫除率明顯得到提高,但是溶液中的銦離子與Na2S形成In2S3轉入凈化渣中也逐漸增加,并且凈化除雜的效果也不理想。另外通過控制凈化條件和硫化鈉的量,對億通公司高Cd含量的銦反萃液進行了凈化除Cd試驗,效果不錯。

3.1.3 銦反萃液中和+鋅粉凈化試驗

試驗條件:常溫下用NaOH溶液中和銦反萃液酸度至60～70 g/L,然后控制溫度80～85℃,時間40 min,Zn粉按5 g/L、10 g/L、15 g/L分別加入三個不同的反應杯中。整個凈化除雜過程攪拌都比較充分,試驗結果見表4。

表4 銦反萃液中和+Zn粉凈化試驗結果

從表4可以看出,采用中和+Zn粉法對銦反萃液凈化除雜效果非常好,當加入的Zn粉量為10 g/L時,雜質Bi、Sn的脫除率分別達到99.69%和94.03%,凈化除雜后銦反萃液中Bi、Sn的含量已經很低了,而后隨著Zn粉的不斷加入,基本沒多大變化,從節約成本出發,選定凈化除雜用Zn粉加入量為10 g/L。

3.1.4 小 結

為了提高銦產品的質量,通過對銦反萃液采用氧化中和凈化除雜、中和硫化凈化除雜和中和+Zn粉凈化除雜三種凈化工藝進行對比分析,得到中和+Zn粉凈化除雜在這里比較實用。采用此法凈化銦反萃液,當Zn粉量為10 g/L時,雜質Bi、Sn的脫除率分別達到99.69%和94.03%,達到很好的要求。

3.2 銦反萃液凈化綜合條件試驗

試驗條件:常溫下用NaOH溶液中和銦反萃液酸度至60～70 g/L,然后控制溫度80～85℃,時間40 min,Zn粉加入量為10 g/L。整個凈化除雜過程攪拌都比較充分,試驗結果見表5。(銦反萃液含In 38.01 g/L,Bi 2.315 g/L,Sn 0.134 g/L,HCl 153.4 g/L)

表5 銦反萃液中和+Zn粉凈化綜合條件試驗結果

3.3 銦反萃液凈化小型擴大試驗

此小型擴大試驗在億通生產現場進行,凈化條件:溫度80～85℃,時間40 min,初始酸度約152 g/L,調酸至60～70 g/L,NaOH用量0.40～0.45 t (浸出液體積約5 m3),Zn粉用量50 kg(浸出液體積約5 m3)。小型擴大試驗數據見表6。

從表6現場小型擴大試驗數據可知,對銦反萃液采用中和+鋅粉凈化工藝是可行的,反萃液經凈

化處理后,溶液中Bi、Sn的含量均在0.01 g/L以下。

表6 銦反萃液中和+Zn粉凈化生產數據

4 結 論

通過對株冶稀貴分廠銦反萃液采用氧化中和、中和硫化和中和+鋅粉凈化條件試驗,凈化除雜綜合條件試驗和生產現場小型擴大試驗,可以得到如下結論:

1.采用中和+鋅粉凈化工藝處理株冶高Bi、高Sn銦反萃液是可行的。

2.銦反萃液經凈化處理后,溶液中Bi、Sn的含量均在0.01 g/L以下,Bi、Sn的脫除率分別在99.4%和94%以上。

3.此工藝在現場進行了小型擴大試驗,效果好。參考文獻:

[1] 李鐵柱.關于影響電解銦產品因素的研究[J].有色礦冶, 2002,18(3):21-23.

[2] 張啟運,徐克敏.銦化學手冊[M].北京:北京大學出版社, 2005.

[3] 周智華,曾冬銘.銦電解精煉中電解液酸度對錫含量的影響[J].中國有色金屬學報,2003,13(2):522-525.

[4] 張發明,李大光,奚長生,等.次氧化鋅浸出液中銦與砷、銻、錫的分離[J].有色金屬(冶煉部分),2007,(3):9-12.

[5] 周令治,鄒家言.稀散金屬手冊[M].長沙:中南工業大學出版社,1993.

Abstract:Using high Bi and Sn stripping solution produced in Zhuzhou Smelter Group as main raw material,experimental study on oxidation-neutralization reaction,neutralization-sulfidation reaction,neutralization then add zinc powder reaction was carried out.The results show that:using first neutralization reaction then use of zinc impurity purification process,the desulphurization rate of Bi,Sn in stripping solution was 99.40%and 94%respectively.The crude In achieved from the stripping solution by replacement has more than 99%In,which created conditionsfor the electrolysis of it.Extended trial results indicate that purifying indium stripping solution with neutralization using zinc powder is very effective,and have a good application prospect.

Key words:indium stripping solution;oxidation-neutralization reaction;neutralization-sulfidation reaction;neutralization reaction and zinc powder;purification

Experimental Study on Purifying of Indium Stripping Solution

CHEN Yang
(Zhuzhou S melter Group Co.,Ltd,Zhuzhou412004,China)

TF111.18

A

1003-5540(2012)03-0029-03

2012-04-20

陳陽(1976-),男,工程師,主要從事有色金屬冶煉技術和生產管理工作。