探究鋅冶煉過(guò)程中銦的富集與回收技術(shù)

陸 清

西部礦業(yè)鋅業(yè)分公司，青海西寧 810000

金屬銦具有分散性，其質(zhì)地柔軟，可以拉成細(xì)絲，用量少卻能實(shí)現(xiàn)材料物理化學(xué)性能的極大改變。現(xiàn)階段，銦在電子、冶金、航空航天、醫(yī)藥以及化工等領(lǐng)域中有著廣泛應(yīng)用。國(guó)內(nèi)銦儲(chǔ)量大，主要分布在廣西、云南和青海等省份。然而，相較于發(fā)達(dá)國(guó)家而言，我國(guó)銦利用效率不高，存在著嚴(yán)重的浪費(fèi)現(xiàn)象。因此，為了提高銦的利用效率，應(yīng)當(dāng)大力開(kāi)發(fā)高效節(jié)能的提銦技術(shù)。銦的提取大多在鋅冶煉過(guò)程中進(jìn)行，研究鋅冶煉過(guò)程中銦的富集與回收技術(shù)具有重要意義。

1 鋅冶煉過(guò)程中銦的富集與回收技術(shù)

1.1 鋅濕法冶煉中銦的富集與回收技術(shù)

1.1.1 利用常規(guī)浸出渣的直接還原揮發(fā)對(duì)銦進(jìn)行富集與回收

過(guò)去的提銦技術(shù)是將銦從含銦鋅精礦中提取出來(lái)，現(xiàn)在對(duì)這一技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn)，利用常規(guī)浸出渣的直接還原揮發(fā)來(lái)提取銦。通過(guò)對(duì)銦提取原料進(jìn)行中性浸出以及酸性浸出，將還原劑加入到浸出渣中，然后對(duì)其進(jìn)行干燥、高溫還原處理，在揮發(fā)物中對(duì)銦進(jìn)行富集，最后回收銦。實(shí)驗(yàn)研究表明，利用這一技術(shù)需要控制好以下參數(shù)：還原劑需要采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)在15%～20%范圍內(nèi)的；還原溫度應(yīng)當(dāng)控制在1250℃；5kg/h是最為合適的加料速度，能夠提高銦的揮發(fā)率，使其達(dá)到97%。在對(duì)揮發(fā)物進(jìn)行酸性浸出處理后，銦的浸出率高達(dá)93.38%，有效提高了銦的總體回收率。因此，利用常規(guī)浸出渣的直接還原揮發(fā)對(duì)銦進(jìn)行富集與回收，不僅可以實(shí)現(xiàn)銦的回收率的顯著提升，還能大大縮短銦冶煉流程。

1.1.2 利用鋅浸出的高溫硫化揮發(fā)對(duì)銦進(jìn)行富集與回收

銦的富集與回收還可以利用鋅浸出渣的高溫硫揮發(fā)來(lái)實(shí)現(xiàn)，實(shí)踐表明，這一技術(shù)手段具備諸多優(yōu)良特性，包括成本低、適應(yīng)性強(qiáng)、工藝流程短等，值得在實(shí)際生產(chǎn)中進(jìn)行推廣和應(yīng)用。應(yīng)用該技術(shù)需要注意以下幾點(diǎn)：控制好鋅渣的浸出渣、石灰、煤粉、碳粉、硫化物之間比例；硫化揮發(fā)溫度需要控制為1100℃，揮發(fā)時(shí)間控制在2h，這種情況下能夠有效提高銦揮發(fā)率，使其高達(dá)90%，生產(chǎn)效率較高。

1.1.3 利用浮選、還原焙燒、磁選法提取銦銀

通過(guò)研究和分析浸出渣的化學(xué)和物理特性，在此基礎(chǔ)上應(yīng)用浮選、還原焙燒、磁選法來(lái)提取銦銀，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)銦、銀的綜合性回收。實(shí)驗(yàn)研究表明，采用這一技術(shù)需要注意下列方面：首先，在進(jìn)行銀的浮選時(shí)，其流程需要按照一次粗選、一次精選、一次掃選的順序進(jìn)行，調(diào)整劑選擇Na2S，捕收劑選擇XY-1和丁基黃藥的混合物，起泡劑選擇松醇油。對(duì)浮選溶液的酸堿值進(jìn)行合理控制，使其數(shù)值為5，在這種情況下獲取的銀精礦，其品味可達(dá)3902.1g/t，同時(shí)能夠有效提高銀的回收率。其次，對(duì)焙燒溫度和焙燒時(shí)間進(jìn)行合理控制，前者為1100℃，后者為2h，還原劑選用義馬煤，這樣可以大大提高銦、鋅以及鉛的揮發(fā)率，使其高達(dá)96%。焙燒后還要對(duì)冶煉渣進(jìn)行磁選，確保未被回收的銀富集到磁選鐵粒中，實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步回收。

1.2 鋅火法冶煉中銦的富集與回收技術(shù)

1.2.1 利用鋅火法冶煉的副產(chǎn)品對(duì)銦進(jìn)行富集與回收

第一，利用硬鋅對(duì)銦進(jìn)行富集與回收。在鋅冶煉中采用火法冶煉時(shí)，其副產(chǎn)物有硬鋅，該物質(zhì)富含鋅、鉛、銦、鍺等物質(zhì)。在對(duì)硬鋅進(jìn)行銀的富集與回收時(shí)，真空蒸餾法是較為常用的方法，不僅如此，真空蒸餾法還能對(duì)硬鋅中的其他金屬進(jìn)行有效回收。現(xiàn)階段，真空蒸餾法這一技術(shù)手段已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)鋅、鉛鋅合金的回收，蒸餾殘?jiān)杏秀煹母患２捎眠@一方法需要注意以下幾點(diǎn)：控制好真空蒸餾的真空度，確保其在66～106Pa范圍內(nèi)；控制好真空蒸餾時(shí)間和溫度，前者為40～100min，后者為1000℃。采用該方法，銦的回收率非常之高，甚至超過(guò)90%。

第二，利用氧化鋅的煙灰對(duì)銦進(jìn)行富集與回收。濕法冶煉鋅會(huì)產(chǎn)生浸出渣，氧化鋅是在對(duì)浸出渣進(jìn)行焙燒揮發(fā)后出現(xiàn)的。然后對(duì)氧化鋅進(jìn)行脫氯處理，在經(jīng)過(guò)中浸、低浸、銦水解等工藝處理，最后得到富銦渣。在此過(guò)程中主要應(yīng)用兩種浸出工藝，即中性浸出和酸性浸出。銦的水解富集是通過(guò)納米氧化鋅實(shí)現(xiàn)的。過(guò)去要得到富銦渣需要利用鐵粉進(jìn)置換，在此過(guò)程中，溶液中的砷會(huì)轉(zhuǎn)化成砷化氫流散到空氣中，對(duì)生產(chǎn)人員的身體健康造成損害。因此，現(xiàn)階段富銦渣通常采取水解的方式進(jìn)行。目前，富銦渣的生產(chǎn)工藝得到了很大程度上的完善，將變頻器添加在氧化鋅的料倉(cāng)中，從而對(duì)下料速度、氧化鋅各槽酸堿值進(jìn)行有效控制，再對(duì)低浸酸度和時(shí)間進(jìn)行合理調(diào)節(jié)，分批添加氧化鋅，在這種情況下，富銦渣的品位得到了顯著提升，然后控制好納米氧化鋅的加入量，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)富銦渣品位的提升和數(shù)量的降低，從而增加銦的回收率。

1.2.2 利用鋅火法的冶煉渣對(duì)銦進(jìn)行富集和回收

第一，利用富銦渣對(duì)銦進(jìn)行富集回收。許多廢渣會(huì)在火法煉鋅時(shí)產(chǎn)生，這些廢渣包括鋅渣、硬鋅以及腳鋅等。在考慮到酸度、浸出時(shí)間、固液比等因素的基礎(chǔ)上，通過(guò)研究富銦渣的銦浸出率可以發(fā)現(xiàn)：采用這一方法需要對(duì)各類參數(shù)進(jìn)行合理控制。將中性浸出固液比控制為1：8～1：6，溫度控制在80℃，浸出時(shí)間控制在4～6h；將酸性浸出固液比控制為1：8，溫度同樣是80℃，浸出時(shí)間控制在8～10h；在置換時(shí)間上，鋅粉是72h。同時(shí)還要對(duì)鋅粉粒度、置換前酸堿值進(jìn)行控制，前者為80～120目，后者為1～1.5。在這種情況下，銦的提取率能夠顯著提升。

第二，利用鋅精餾爐的浮渣對(duì)銦進(jìn)行富集回收。在火法煉鋅中，精餾爐中會(huì)有一種浮渣產(chǎn)生，其內(nèi)部含有金屬鋅的成分。在提取銦時(shí)，鋅這種物質(zhì)大多以固態(tài)形式存在，即金屬鋅。如果對(duì)浸出銦采取常規(guī)方式進(jìn)行攪拌，不僅攪拌難度大，而且可能會(huì)嚴(yán)重磨損設(shè)備。除此之外，浸出鋅中含有一些砷，在浸出過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)毒害氣體，還要設(shè)置相應(yīng)處理設(shè)備，成本較高。因此，在這一提取方式上研究出堆浸提取銦技術(shù)，先使用硫酸堆浸浮渣，然后通過(guò)次氧化鋅調(diào)節(jié)浸出液的酸堿值，實(shí)現(xiàn)銦的水解沉淀，之后對(duì)其進(jìn)行過(guò)濾，分離出銦和鋅這兩種物質(zhì)，將銦渣使用硫酸浸出。使用P204萃取酸浸液，使用鋅板置換出反萃液中的海綿銦，最后經(jīng)過(guò)處理得到標(biāo)準(zhǔn)銦錠。使用硫酸銅溶液處理堆浸時(shí)產(chǎn)生的氣體，確保溶液充分吸收毒害氣體。采用這提銦技術(shù)能夠完全分離出銦和鋅，有效提高銦的回收率，同時(shí)還能有效控制堆浸過(guò)程中產(chǎn)生的劇毒氣體。

第三，利用鉛浮渣的反射爐煙塵對(duì)銦進(jìn)行富集回收。通過(guò)分析銦的相關(guān)物氧化銦、硫酸銦的性質(zhì)、特點(diǎn)等，在此基礎(chǔ)上應(yīng)用二段硫酸浸出法進(jìn)行銦的富集與提取，同樣適用P204萃取浸出液，然后通過(guò)硫酸洗滌、鹽酸反萃取、鋅板置換、壓團(tuán)熔鑄以及電解鑄型等一系列工藝，將銦提取出來(lái)，操作方法比較簡(jiǎn)便，同時(shí)能夠獲取較高的銦回收率。

2 鋅冶煉過(guò)程中銦的富集與回收注意事項(xiàng)

首先，無(wú)論是哪種提銦技術(shù)，浸出階段都是提銦流程中必不可少的，然而，現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)許多企業(yè)采用的提銦技術(shù)有一個(gè)共同缺點(diǎn)，即銦的浸出率過(guò)低，造成嚴(yán)重的資源浪費(fèi)。因此，國(guó)內(nèi)提銦技術(shù)的研究重點(diǎn)應(yīng)當(dāng)放在提高銦浸出率上，只有銦的浸出率得到顯著提升，才能實(shí)現(xiàn)銦富集與回收效率的有效提升。

其次，對(duì)于不同物料中的銦，其工藝流程存在一定的差異性，處理設(shè)備和處理技術(shù)也有所不同。然而，每種提銦技術(shù)都有自己的優(yōu)勢(shì)和不足，需要對(duì)其進(jìn)行不斷研究、分析、完善和創(chuàng)新。例如：目前大多應(yīng)用P204進(jìn)行銦的萃取，盡管這種物質(zhì)造價(jià)低廉、易于獲取，但是提銦效果并不特別理想，而且容易產(chǎn)生有機(jī)相老化、乳化等問(wèn)題。因此，要想完善銦的提取技術(shù)，還要加強(qiáng)對(duì)銦萃取劑的研究與開(kāi)發(fā)。

最后，我國(guó)工業(yè)發(fā)展速度越來(lái)越快，銦的需求量將會(huì)有很大提升，但是其儲(chǔ)存量則是有限的，目前許多地區(qū)已經(jīng)出現(xiàn)了銦資源枯竭的現(xiàn)象。因此，未來(lái)銦的主要來(lái)源是貧銦資源和再生銦資源，尤其是再生銦資源。除此之外，人們的環(huán)保意識(shí)越來(lái)越強(qiáng)，在進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新時(shí)不能忽視對(duì)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，技能環(huán)保的提銦技術(shù)也是提銦技術(shù)發(fā)展的未來(lái)趨勢(shì)。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展促進(jìn)了城市工業(yè)的發(fā)展。銦的需求量在近幾年有了顯著提升，國(guó)家和相關(guān)企業(yè)都開(kāi)始重視提銦技術(shù)的研究和開(kāi)發(fā)。近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，提銦技術(shù)得到了很大程度的完善。銦的提取大多在鋅冶煉過(guò)程中完成，因此，研究鋅冶煉過(guò)程中銦的富集和提取技術(shù)十分必要且重要。目前針對(duì)濕法煉鋅和火法煉鋅都有了相關(guān)提銦技術(shù)，銦的富集與回收工藝逐漸完善。相信隨著科技水平的不斷提升，銦的富集與回收技術(shù)會(huì)得到更大的發(fā)展與完善。