從鉛鋅冶煉副產品氧化鋅中綜合回收銦的研究

□文/曹秀紅/

中冶葫蘆島鋅業股份有限公司

從鉛鋅冶煉副產品氧化鋅中綜合回收銦的研究

Research on Recovery of Indium from Lead and Zinc Smelting By-product of Zinc Oxide

□文/曹秀紅/

中冶葫蘆島鋅業股份有限公司

本文主要介紹了在鉛鋅精礦中伴生的十余種稀散金屬的回收利用情況。分析了稀有金屬銦的特性及應用。從鉛鋅冶煉副產品氧化鋅中綜合回收稀有金屬銦可提高企業的經濟效益。

在鉛精礦冶煉過程中，是將精礦中的鋅富集在爐渣中，然后用煙化爐處理爐渣，產出的氧化鋅便作為濕法煉鋅原料。工業原料氧化鋅與含鋅煙塵經高溫（7 00℃）脫除氟氯之后的物料稱為氧化鋅粉。濕法處理該物料都要經過浸出過程。浸出過程要求鋅物料中的鋅化合物迅速而盡可能完全溶解進入溶液中，只有極少部分進入到氧化鋅浸出渣中。在氧化鋅被浸出的同時，鋅物料中的部分雜質（如鐵、砷、銻、鍺、鎘等）也會不同程度地溶解，而氧化鋅物料中的銦、鍺、鎵等有價金屬則在酸性浸出過程中進入溶液中。

對于金、銀、銅、銦、鋅、銻、鉍等約十余種稀散或稀貴金屬來說，這些元素在鉛精礦中含量微少，伴生在鉛精礦中，無采購成本，長期以來未引起重視。隨著冶煉技術的逐步提高和行業競爭的日趨激烈，綜合回收并形成產品的巨大經濟效益已越來越引起技術人員的關注。許多企業已建立相對完善的綜合回收技術。其中的銦是一種重要的稀散金屬，銀白色，質地極軟，用指甲可劃痕，原子序數為49，原子量為114.82，熔點156.2 ℃，沸點2 000 ℃，密度7.3g/cm3。金屬銦有延展性，可塑性大。近年來，隨著科技的發展，銦及其化合物已經被廣泛地應用于各種合金的制造、半導體材料的合成、紅外線檢測器和震蕩器的制造以及臨床醫學中的腫瘤放射治療和放射性核素顯影等行業，是電子、電信、光電產品不可獲取的關鍵原材料之一，70%的銦用于制造液晶顯示產品。

目前，尚未發現銦的單獨礦床，主要與鉛、鋅、銅、錫礦物共生，伴生于其他有色金屬礦中，是資源綜合利用的產物。目前主要是從閃鋅礦中提取。另外，從鋅、鉛和錫生產的廢渣、煙塵中也可回收銦。近年來隨著銦的需求不斷增加，對于銦的富集和回收進行了很多研究。根據回收原料的來源及含銦量的差別，應用不同的提取工藝。雖然國內對于銦的開發利用還剛剛開始，但是對于銦的冶煉和提純已有了相當長的歷史。目前主要提取銦的工藝有氧化造渣、金屬置換、電解富集、酸浸萃取、萃取電解、離子交換、電解精煉等。

一、氧化鋅綜合回收銦實驗

鑒于銦的經濟的效益，多種提取銦的方法，本實驗著重介紹將氧化鋅分兩段浸出，使銦得到富集，并將其回收利用。

從某廠現場取的一組氧化鋅，分析數據如下：

可見在氧化鋅中含有大量的雜質In、Zn、Cd等，如果能將其回收利用，可大大提高經濟效益。

圖1 實驗流程

實驗一：氧化鋅的浸出

條件：液固比：4：1 ，加硫酸調pH值控制在4.5左右，溫度控制在70~80℃，機械攪拌，恒溫2小時后進行過濾。

一段浸出為中性浸出，使原料中大部分鋅進入溶液，借助中和水解法使銦等有價金屬殘留于渣中。其反應為：

ZnO+H2SO4=ZnSO4+H2O

表1 實驗一數據（氧化鋅：800g 浸出液：3200m l）

實驗二：氧化鋅中浸渣的浸出

條件：液固比：4:1 ，終酸控制在20g/l，采用機械攪拌。為了提高浸出率，溫度控制在80~90℃ ，酸浸時間要適當地延長到4~5小時。

二段浸出為酸性浸出，主要是使中性浸出渣中的鋅、銦等盡可能多地進入溶液，而鉛留于渣中，達到鋅、銦等和鉛的分離目的。其化學反應如下：

ZnO+H2SO4=ZnSO4+H2O

In2O3+3H2SO4=In2(SO4)3+3H2O

獲得的酸性上清液采用鋅粉置換將其中的銦置換沉淀出來，達到富集銦的目的。在置換反應中由于酸度大，加入鋅粉后，反應劇烈，并放出大量熱，因此在加入鋅粉時溫度不要太高，大約30℃左右，并緩慢加入，避免反應過程中出現跑冒現象，出現危險。反應如下：

In2(SO4)3+3Zn= ZnSO4+2In↓

表2 實驗二數據（中浸渣：300g 中浸酸浸液：1200m l ）

二、實驗結論

通過實驗數據分析銦的浸出率提高至80%～90%，不僅提高了銦、鋅的回收率，同時為鉛系統處理含鉛物料(鉛渣)創造了條件，不增加廢渣、廢氣、廢水排放量，無環境污染。該實驗方法工藝簡單，生產成本低，處理能力大，可操作性強。銦的直收率、回收率高，且可直接得到主品位較高的陰極鉛，具有良好的經濟效益，可在鉛鋅冶煉企業中廣泛推廣應用，特別是已有鉛電解工藝的企業，綜合回收銦經濟效益更為顯著。隨著我國科學技術整體水平的不斷提高，銦及其化合物將不斷地被開發和利用。

略