成世雄， 周玉琳， 趙曉朝

(1.中南大學(xué)冶金與環(huán)境學(xué)院， 湖南 長沙 410083; 2.株洲冶煉集團股份有限公司， 湖南 株洲 412004)

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次氧化鋅浸出銦的富集與回收

成世雄1,2， 周玉琳2， 趙曉朝2

(1.中南大學(xué)冶金與環(huán)境學(xué)院， 湖南 長沙 410083; 2.株洲冶煉集團股份有限公司， 湖南 株洲 412004)

本文主要闡述鋅濕法冶煉次氧化鋅浸出銦的富集與回收過程，通過對比不同的次氧化鋅浸出銦富集工藝，分析如何提高銦富集工藝的回收率和酸上清的質(zhì)量，總結(jié)出次氧化鋅浸出銦富集的優(yōu)化工藝條件和方案。

銦； 富集； 回收率； 酸上清

銦的生產(chǎn)主要以原生銦為主，90%的原生銦是從鉛鋅冶煉副產(chǎn)物中回收的。株洲冶煉集團(下稱“株冶”)銦的富集回收主要來自鋅系統(tǒng)的揮發(fā)窯次氧化鋅與鉛系統(tǒng)的煙化爐次氧化鋅，次氧化鋅系統(tǒng)銦的回收自1983年建成投產(chǎn)以來，經(jīng)過了兩段浸出-鋅粉置換、三段浸出- 鋅粉置換和兩段浸出-直接萃取的不同工藝發(fā)展，對比不同的次氧化鋅浸出工藝，隨著銦萃取工藝的進(jìn)步，次氧化鋅酸性過程得以強化，浸出終點的酸度提高，酸浸渣含銦下降，次氧化鋅浸出工序銦的回收率從53%提高至84%。

1 銦在系統(tǒng)的分布與走向

以株冶鋅系統(tǒng)的生產(chǎn)為例，鋅精礦的投入主要分為三個系統(tǒng)，其中鋅一、二系統(tǒng)采用常規(guī)濕法浸出，三系統(tǒng)為常壓直接浸出。由于各個系統(tǒng)對鋅精礦的要求及適用能力的不同，富含高銀高銦的鋅精礦主要投用于一系統(tǒng)，富含高銅高鉛鋅精礦用于直浸系統(tǒng)。

在濕法煉鋅中鋅精礦進(jìn)行流態(tài)化焙燒中，當(dāng)焙燒溫度在800～1 100 ℃時鋅精礦中的銦被氧化成難揮發(fā)的氧化銦，99%的銦留在焙砂與煙塵中；在常規(guī)浸出中，95%以上的銦留在浸出渣中，在常壓直浸中，95%以上的銦留在鐵渣中，浸出渣與鐵渣進(jìn)揮發(fā)窯揮發(fā)處理；經(jīng)過揮發(fā)窯和多膛爐處理，80%～85%的銦進(jìn)入次氧化鋅焙砂中。在次氧化鋅浸出系統(tǒng)中，由于采用的浸出工藝不同，銦的浸出、富集分布與回收相差較大，表1為株冶不同次氧化鋅浸出工藝的終點酸度、酸浸渣含銦和回收率，圖1為株冶采用兩段浸出- 直接萃取工藝，在2015年1～2月銦在鉛鋅系統(tǒng)銦的分布與回收平衡圖。

表1不同工藝的終酸、酸浸渣含銦及銦的回收率

工藝終酸/g·L-1酸浸渣含銦/g·t1回收率/%兩段浸出-鋅粉置換20～24122053.5三段浸出-鋅粉置換酸性:20～24高酸:60±70061.2兩段浸出-直接萃取130～15035084.7

2 次氧化鋅浸出銦的回收

在次氧化鋅浸出工藝中，銦分布在中上清、酸浸渣以及酸上清中，其中中上清含銦為5～15 mg/L；根據(jù)浸出工藝的不同，酸浸渣含銦為200～1 500g/t，因此，如何提高銦的浸出，如何降低銦在中上清、酸浸渣中的損失，是提高次氧化鋅浸出銦回收率的關(guān)鍵。

2.1 減少銦在中上清的損失

銦在中上清中損失分為機械夾雜和浸出的In3+，中上清損失的銦返回礦粉浸出系統(tǒng)進(jìn)入揮發(fā)窯重新?lián)]發(fā)進(jìn)入次氧化鋅系統(tǒng)，其中的銦有15%～20%損失在窯渣中。

2.1.1 減少銦在中上清夾雜損失

中性渣含銦在0.1%～0.2%，中性浸出中性壓濾中，壓濾過程存在不同程度的壓濾跑渾，其中機械夾雜的顆粒會帶走銦，因此在實際生產(chǎn)過程中，要盡量避免壓濾過程跑渾，及時更換壞布。在生產(chǎn)實踐中，中性壓濾后液再進(jìn)中性濃縮槽，經(jīng)過再次澄清后，即使在壓濾過程中有少量跑渾，可保證中上清清亮，減少夾雜銦損失。

圖1 銦在鉛鋅系統(tǒng)中的分布回收平衡圖

2.1.2 控制中上清pH

中性浸出過程中，部分銦被浸出，如中性浸出終點pH控制過低，浸出的In3+無法水解沉淀而進(jìn)入中上清損失，如表2所示，在pH<2.5下，大量銦會以In3+離子形態(tài)存在于中上清中，因此控制中性浸出終點pH3.0～4.0，保證中上清pH>3.0，減少銦損失非常關(guān)鍵。

表2 In3+水解pH值與In濃度關(guān)系數(shù)值表 g/L

2.2 酸性浸出的強化

酸性浸出過程的強化是提高銦回收率的關(guān)鍵，隨著銦萃取工藝技術(shù)的發(fā)展與改進(jìn)，克服了酸性浸出液中鋅、鐵等對萃取的影響，萃取工藝發(fā)展為直接對酸性浸出液進(jìn)行萃取，取消酸上清鋅粉置換，酸性浸出過程得以強化。

2.2.1 浸出酸度對酸浸渣含銦的影響

以不同始酸對次氧化鋅中性浸出渣做酸性浸出實驗，浸出溫度80～85 ℃，浸出時間10 h，考察浸出酸度對酸浸渣含銦的影響，結(jié)果見表3、圖2。

表3浸出始酸、終酸對酸浸渣含銦影響

始酸/g·L-1終酸/g·L-1酸浸渣含銦/%50220.12100500.07200720.0512501080.0473001500.0433501910.0354002300.028

圖2 酸浸渣含銦與終酸關(guān)系

2.2.2 浸出時間對銦浸出率影響

浸出溫度80～85 ℃，始酸250 g/L，浸出時間分別為2、4、6、8、10、12、14 h，考察浸出時間對銦浸出率影響，結(jié)果見圖3。

圖3 浸出時間與銦浸出率關(guān)系

圖4 浸出溫度與銦浸出率關(guān)系

2.2.3 浸出溫度對銦浸出率影響

浸出時間10 h，始酸250 g/L，浸出溫度分別為60、65、70、75、80、85、90 ℃，考察浸出溫度對銦浸出率影響，結(jié)果見圖4。

通過試驗驗證，結(jié)合生產(chǎn)實踐和設(shè)備耐腐蝕性能，在次氧化鋅酸性浸出中，始酸控制在250～300 g/L，液固比(3～4)∶1，反應(yīng)溫度75～85 ℃，反應(yīng)時間在10～16 h，終酸能控制在130～150 g/L，銦的浸出率在85～89%，酸浸渣含銦<400 g/t。

2.3 酸浸渣壓濾及漿洗

由于酸性浸出強化，酸性浸出液中含銦較高，以酸性浸出液含銦0.7 g/L為例，含水25%因水分夾雜在酸浸渣中的銦為233 g/t，占酸浸渣含銦的50%，降低酸浸渣的水分能有效降低酸浸渣含銦。

為進(jìn)一步降低酸浸渣含銦，在采用廂式壓濾機的壓濾工藝中，采用了漿洗工藝：將全部或者部分酸浸渣返回攪拌槽，通過加入不含銦的水漿化酸浸渣，以降低礦漿含銦，通過再一次壓濾，將酸浸渣含銦降低到300 g/t以下。在對酸浸渣全漿洗試驗中，采用3∶1的液固比，溫度65 ℃的條件，酸浸渣含銦由漿洗前的364 g/t下降168 g/t，水溶鋅由2.99%下降至0.37%，酸浸渣采用全漿洗是壓濾工藝的發(fā)展趨勢。

3 酸上清的質(zhì)量控制

酸上清中的Zn2+、Fe3+、Sb3+等雜質(zhì)金屬離子對銦萃取過程均有一定的影響，其中Zn2+、Fe3+以及H+濃度基本可由次氧化鋅浸出過程控制，酸上清質(zhì)量要求見表4。

表4 酸上清質(zhì)量要求 g/L

3.1 酸上清鐵的控制

次氧化鋅中含鐵決定了酸上清中鐵的含量，次氧化鋅含鐵增加1%，酸上清中含鐵將增加7 g/L，控制次氧化鋅含鐵≤5%是銦萃取穩(wěn)定運行的前提。根據(jù)次氧化鋅中含鐵總量，在次氧化鋅中加入相同重量的鋅精礦，經(jīng)過中性浸出、中性濃縮和中性壓濾的均勻混合，經(jīng)過酸性浸出高溫高酸反應(yīng)，保證反應(yīng)時間≥10 h，可控制酸上清中Fe3+≤5 g/L，降低萃取過程酸上清凈化鐵粉消耗。

當(dāng)次氧化鋅含鐵≥7%，為確保次氧化鋅系統(tǒng)以及鋅系統(tǒng)正常運行，增加高溫高酸還原：在中性渣加入過量鋅精礦，控制過程高溫高酸，充分反應(yīng)后中性渣中的鐵通過反應(yīng)(1)95%以上以Fe2+形態(tài)存在，將礦漿返回中性浸出沖礦，F(xiàn)e2+隨次氧化鋅中上清開路出次氧化鋅系統(tǒng)。

(1)

3.2 酸上清鋅、酸的控制

強化中性浸出，控制中性浸出終點3.0～4.0，控制中性浸出渣含Zn≤18%；中性礦漿全壓濾，盡可能將次氧化鋅浸出礦漿中的硫酸鋅溶液與中性浸出渣分離，減少帶入酸性浸出的鋅，控制酸上清含鋅≤75 g/L。酸性浸出液固比從(4～5)∶1調(diào)整值(3～4)∶1，提高浸出始酸終酸，強化酸性浸出，再將終酸稀釋至≤100 g/L。表5為2000～2015年次氧化鋅浸出生產(chǎn)回收率。

3.3 次氧化鋅浸出優(yōu)化工藝流程

通過對比不同工藝，多段浸出-直接萃取是次氧化鋅富集銦技術(shù)的發(fā)展方向，提高酸性浸出終點酸度是提高次氧化鋅銦回收率的關(guān)鍵，中性浸出的強化是次氧化鋅浸出的基礎(chǔ)。

表5 2000～2015年次氧化鋅浸出生產(chǎn)回收率 %

注： 2000～2005年為兩段浸出- 鋅粉置換工藝；2007～2011年為三段浸出- 鋅粉置換工藝；2013年～2015年為兩段浸出- 直接萃取工藝(2015年數(shù)據(jù)至6月)。

結(jié)合工藝和設(shè)備條件，次氧化鋅浸出最經(jīng)濟工藝條件為：中性浸出終點pH3.0～4.0；酸性浸出終酸250～300 g/L，反應(yīng)溫度75～85 ℃；次氧化鋅浸出銦的回收率≥85%。

次氧化鋅浸出的關(guān)鍵工藝包括中性礦漿全壓濾、酸性終點酸度提升、酸浸渣漿洗，優(yōu)化工藝方案見圖5。

圖5 次氧化鋅浸出優(yōu)化工藝流程

4 結(jié)語

本文通過對比不同的次氧化鋅浸出銦富集工藝，分析如何提高銦富集工藝的回收率和酸上清的質(zhì)量，總結(jié)出次氧化鋅浸出銦富集的優(yōu)化工藝條件和方案。

隨著濕法提銦技術(shù)的發(fā)展和裝備的提升，濕法提銦技術(shù)逐步實現(xiàn)了綠色環(huán)保和清潔生產(chǎn)。同時原生銦提取技術(shù)也在不斷發(fā)展，但也該看到隨著銦資源的枯竭，再生銦的發(fā)展將占據(jù)越來越重要的戰(zhàn)略地位，再生銦技術(shù)將是銦提取工藝的戰(zhàn)略方向。

[1] 王樹凱.銦冶金[M]. 北京：冶金工業(yè)出版社，2007.

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[5] 周洪杰.優(yōu)化工藝提高銦的回收[J].中國有色冶金，2013,2(1):57-59.

[6] 俞小花 謝剛.有色冶金過程銦的回收[J].有色金屬,2006,(1):37-39.

Enrichment and recovery of indium from secondary zinc oxide leaching

CHENG Shi-xiong, ZHOU Yu-lin, ZHAO Xiao-zhao

This paper mainly expatiates on the enrichment and recovery of indium from secondary zinc oxide leaching in zinc hydrometallurgical process. Through the comparison of different processes of indium enrichment by secondary zinc oxide leaching, this paper analyzes how to improve the recovery of indium enrichment and the quality of acid supernatant, and concludes the optimized process conditions and scheme of indium enrichment by secondary zinc oxide leaching.

indium; enrichment; recovery; acid supernatant

成世雄(1984—)，男，湖南雙峰人，本科，工程師，主要從事鋅濕法冶煉技術(shù)管理。

2015-09-21

TF814

B

1672-6103(2016)03-0043-04