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(jié)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(zhì)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(chuàng)造了條件。擴試結(jié)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(chǎn)品質(zhì)量非常有效,具有很好的應(yīng)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(chǎn)和出口基地,年產(chǎn)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(chǎn)量和質(zhì)量也在行業(yè)中處于領(lǐng)先,每年銦產(chǎn)量都在50 t以上,對國內(nèi)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(fù)雜,雜質(zhì)含量也越來越高。萃取回收過程產(chǎn)出的銦反萃液含雜質(zhì)鉍、錫含量高達2%和0.13%,該反萃液經(jīng)置換、壓團和鑄型所得的粗銦含銦在95%左右,因雜質(zhì)鉍、錫含量高,將會大幅度增加后續(xù)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(zhì)鉍、錫均脫除至0.01 g/L以下,為得到高質(zhì)量的粗銦創(chuàng)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(zhì)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(zhì)形成渣子,從而達到凈化的目的;或者利用加入的物質(zhì)在溶液中電離出來的陰離子與雜質(zhì)離子結(jié)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(zhì)將銦溶液中Bi、Sn等雜質(zhì)形成渣子或沉淀,而銦繼續(xù)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(xiàn),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(zhuǎn)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(jīng)浸出、凈化、萃取和反萃之后的銦反萃液,經(jīng)化驗分析得到銦反萃液化學(xué)成分見表1。

表1 銦反萃液化學(xué)成分g/L

3 試驗結(jié)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(jié)果見表2。

表2 銦反萃液氧化中和凈化試驗結(jié)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(zhì)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(yīng)杯中。整個凈化除雜過程攪拌都比較充分,試驗結(jié)果見表3。

表3 銦反萃液中和硫化凈化試驗結(jié)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(zhì)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(zhuǎn)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(yīng)杯中。整個凈化除雜過程攪拌都比較充分,試驗結(jié)果見表4。

表4 銦反萃液中和+Zn粉凈化試驗結(jié)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(dāng)加入的Zn粉量為10 g/L時,雜質(zhì)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(jīng)很低了,而后隨著Zn粉的不斷加入,基本沒多大變化,從節(jié)約成本出發(fā),選定凈化除雜用Zn粉加入量為10 g/L。

3.1.4 小 結(jié)

為了提高銦產(chǎn)品的質(zhì)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(dāng)Zn粉量為10 g/L時,雜質(zhì)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(jié)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(jié)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(chǎn)現(xiàn)場進行,凈化條件:溫度80～85℃,時間40 min,初始酸度約152 g/L,調(diào)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(shù)據(jù)見表6。

從表6現(xiàn)場小型擴大試驗數(shù)據(jù)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(jīng)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(chǎn)數(shù)據(jù)

4 結(jié) 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(chǎn)現(xiàn)場小型擴大試驗,可以得到如下結(jié)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(jīng)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(xiàn)場進行了小型擴大試驗,效果好。參考文獻:

[1] 李鐵柱.關(guān)于影響電解銦產(chǎn)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(xué)手冊[M].北京:北京大學(xué)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(xué)報,2003,13(2):522-525.

[4] 張發(fā)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(yè)大學(xué)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(shù)和生產(chǎn)管理工作。