劉旭升

摘 要：銦作為制造電光源、半導(dǎo)體、軸承合金、低熔合金等材料的重要原料，是一種質(zhì)地柔軟、可拉成細(xì)絲的性能獨(dú)特的金屬，隨著科技的發(fā)展和進(jìn)步，銦在社會(huì)發(fā)展中的應(yīng)用日趨廣泛。本文主要通過(guò)對(duì)鋅冶煉過(guò)程中銦的走向與分布的了解，在此基礎(chǔ)上對(duì)冶煉渣及副產(chǎn)品中銦的富集與回收方式進(jìn)行了分析和研究，總結(jié)了不同技術(shù)方式的特點(diǎn)，并對(duì)銦富集回收的發(fā)展方向做出了展望。

關(guān)鍵詞：銦；冶煉鋅；萃??；浸出；富集回收

中圖分類號(hào)：TF843 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

根據(jù)美國(guó)地質(zhì)局的調(diào)查資料信息，世界銦的已探明儲(chǔ)量為1.1萬(wàn)t，而我國(guó)銦儲(chǔ)量占世界銦儲(chǔ)量的73%，其主要分布于內(nèi)蒙、云南、廣西等地區(qū)。由于因礦物主要伴生存在于硫化鋅類的礦物當(dāng)中，并在硫化銻礦、硫化銅礦、氧化鉛礦、錫礦、方鉛礦等礦物中伴生存在，因此，從鋅冶煉中進(jìn)行銦的富集和回收就成為目前主要的銦收集方法。

一、闡述鋅冶煉過(guò)程中銦的走向與分布

當(dāng)前，在鋅冶煉中我國(guó)主要采取的工藝方法包括濕法與火法兩種，其中，濕法又分為常規(guī)浸出法與熱酸浸出法、直接浸出法3類，而在實(shí)際的鋅濕法冶煉過(guò)程中通常將濕法與火法相互結(jié)合；火法主要是鉛鋅密閉的鼓風(fēng)爐熔煉方法（簡(jiǎn)稱ISP），另外還有豎罐煉鋅、電爐煉鋅等。

（一）鋅濕法冶煉中銦的走向和分布

在采用黃鉀鐵礬法來(lái)進(jìn)行鋅的濕法冶煉過(guò)程中，超過(guò)95%的銦會(huì)溶入到浸出液當(dāng)中，并在之后的沉礬階段中會(huì)隨著沉淀物一同進(jìn)入到鐵礬當(dāng)中去，從而實(shí)現(xiàn)銦的富集，因此鐵礬渣能夠當(dāng)做銦的提取原料。此外，在采用此法進(jìn)行鋅冶煉時(shí)，還需在還原預(yù)中和上清液當(dāng)中進(jìn)行中和劑的添加，以實(shí)現(xiàn)銦的沉淀，從而使銦渣成為銦提取的原料；或是直接于上清液當(dāng)中進(jìn)行萃取劑的添加，以實(shí)現(xiàn)銦的萃取回收。

（二）鋅火法冶煉中銦的走向和分布

閃鋅礦作為鋅冶煉中的通常處理礦物，考慮到其同方鉛礦之間的共生關(guān)系，因此在進(jìn)行鋅冶煉的實(shí)際操作中通常會(huì)伴有鉛冶煉情況的發(fā)生。在采用ISP進(jìn)行鋅的冶煉時(shí)，銦主要存在于精餾的底鉛當(dāng)中，約為28%；剩余部分大多分布于硬鋅當(dāng)中，約有18%；粗鉛火法除銅精煉的反射爐渣當(dāng)中約占14%；反射爐的煙塵當(dāng)中約存4%；剩余部分多在主流程中分散，這部分約占36%。這是因?yàn)樵贗SP的鋅冶煉過(guò)程中，由于其主流程較為分散，造成富集和回收的流程較長(zhǎng)，且在冶煉物質(zhì)進(jìn)入到密閉的鼓風(fēng)爐后，其熔渣中的銦難以回收，這就造成了銦的流散。

根據(jù)鋅冶煉中銦的走向和分布發(fā)現(xiàn)，鋅的浸出渣、鐵礬渣、底鉛、硬鋅、煙塵、爐渣等物質(zhì)中均可作為銦的主要提取原料。

二、鋅濕法冶煉中富集與回收銦方式分析

（一）通過(guò)常規(guī)浸出渣的直接還原揮發(fā)實(shí)現(xiàn)銦的富集和回收

袁鐵錘等研究者對(duì)傳統(tǒng)的從含銦的鋅精礦當(dāng)中實(shí)現(xiàn)了對(duì)銦提取方法的改進(jìn)。在銦提取原料經(jīng)由中性浸出、酸性浸出之后，對(duì)浸出渣添加還原劑，然后經(jīng)制團(tuán)和干燥以及高溫還原揮發(fā)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)銦在揮發(fā)物中的富集，最后再對(duì)其加以回收。進(jìn)行試驗(yàn)的最佳條件如下所示：使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)在15%～20%的還原劑，還原溫度保持在1250℃，加料的速度控制在5kg/h，這時(shí)銦揮發(fā)率高達(dá)97%。此揮發(fā)物在經(jīng)過(guò)酸性浸出以后，銦的浸出率可達(dá)93.38%，其總體的回收率明顯提升。因此，通過(guò)浸出渣的直接還原揮發(fā)實(shí)現(xiàn)銦的富集和回收的工藝方法，能夠有效縮短銦冶煉的工藝流程，并有效提高銦的回收率。

（二）通過(guò)鋅浸出的高溫硫化揮發(fā)實(shí)現(xiàn)銦的富集和回收

呂伯康等研究者通過(guò)鋅浸出渣的高溫硫揮發(fā)實(shí)現(xiàn)了銦的富集和回收。這個(gè)實(shí)驗(yàn)證明，采用高溫硫揮發(fā)富集的新工藝來(lái)進(jìn)行鋅浸出渣的處理具有低成本、高適應(yīng)性、流程短的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，具備較高的工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用價(jià)值。在鋅渣的浸出渣、石灰、煤粉、碳粉、硫化物之間的配比為100∶20∶8∶8∶2時(shí)，使其在1100℃的溫度條件中硫化揮發(fā)兩個(gè)小時(shí)，銦揮發(fā)率就能超過(guò)90%，具備較高的銦回收率。

（三）通過(guò)“浮選、還原焙燒、磁選”的聯(lián)合方法實(shí)現(xiàn)銦銀的提取

黃柱成等研究者通過(guò)由中南大學(xué)所開(kāi)發(fā)出的“浸鋅渣的還原焙燒、磁選分離”的工藝方法的改進(jìn)，即在對(duì)浸出渣采取化學(xué)物相的研究分析基礎(chǔ)上，經(jīng)由浮選、還原焙燒、磁選的聯(lián)合工藝法，對(duì)其中所包含的銦、銀等其他元素進(jìn)行了綜合性的回收。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)證明，經(jīng)由一次粗選和一次精選以及一次掃選的流程來(lái)對(duì)浸鋅渣實(shí)施銀浮選的處理作業(yè)，以Na2S作為調(diào)整劑，以XY-1和丁基黃藥的混合物作為捕收劑，以松醇油作為起泡劑，控制浮選溶液的pH值為5，即能獲取品位是3902.1g/t的銀精礦，而銀的回收率達(dá)到77.75%；當(dāng)控制焙燒溫度在1100℃，對(duì)浮選尾礦進(jìn)行2h的還原焙燒，以義馬煤作為還原劑，此時(shí)銦、鉛和鋅的揮發(fā)率都超過(guò)96%；再對(duì)焙燒冶煉渣進(jìn)行磁選，使尚未回收的銀富集進(jìn)入磁選鐵粒，進(jìn)一步得到回收；從而實(shí)現(xiàn)了銀、鋅、銦等元素的綜合性回收。

（四）通過(guò)低酸浸出的還原液中實(shí)現(xiàn)銦的萃取

李秋愛(ài)與馬榮俊等研究者在熱酸浸出針鐵礦法進(jìn)行鋅冶煉的工藝流程中，直接通過(guò)低酸浸出的還原液中采用P2O4實(shí)現(xiàn)銦的萃取回收。研究證明，此法中銦的萃取率高達(dá)99.8%，其反萃達(dá)99%，而置換率為98%，當(dāng)中銦的回收率高于96%。此工藝方法操作簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，且銦萃取的效果明顯，在萃取過(guò)程中也不易出現(xiàn)乳化現(xiàn)象，具有較高的銦回收率。

三、鋅火法冶煉渣及副產(chǎn)品中富集與回收銦技術(shù)分析

（一）通過(guò)鋅火法冶煉的副產(chǎn)品當(dāng)中實(shí)現(xiàn)銦的富集和回收

1.通過(guò)硬鋅實(shí)現(xiàn)銦的富集回收

硬鋅作為火法冶煉鋅工藝流程當(dāng)中的副產(chǎn)物，它含有鋅、鉛、銦、鍺等物質(zhì)，在實(shí)際操作中往往會(huì)使用真空蒸餾法從硬鋅當(dāng)中實(shí)現(xiàn)銦的富集回收，同時(shí)這個(gè)過(guò)程也是從硬鋅當(dāng)中綜合回收其他有價(jià)金屬的工藝方法。李淑蘭等研究者通過(guò)真空蒸餾法得出了鋅與鉛鋅合金，此時(shí)，銦也在蒸餾殘?jiān)?dāng)中富集。硬鋅的真空蒸餾的真空度保持在66Pa～106Pa，溫度為1000℃，在這種條件下進(jìn)行40min～100min的恒溫蒸餾，此法的銦富集比超過(guò)9.5倍，直接回收率高于90%。

2.通過(guò)氧化鋅的煙灰實(shí)現(xiàn)銦的富集回收

鋅濕法冶煉過(guò)程中的浸出渣，再經(jīng)由火法冶煉揮發(fā)窯焙燒揮發(fā)后會(huì)產(chǎn)生氧化鋅，此物質(zhì)具有含有較高的氟氯，然后再經(jīng)由多膛爐實(shí)現(xiàn)氟氯的脫除作業(yè)，再通過(guò)中浸、低浸、銦水解，從而獲取富銦渣。氧化鋅在焙燒浸出過(guò)程中主要采用中性和酸性兩種浸出工藝，然后利用納米氧化鋅實(shí)現(xiàn)銦的水解富集。要獲取傳統(tǒng)的富銦渣大多使用鋅粉的置換方法來(lái)進(jìn)行，而在此過(guò)程中會(huì)使酸浸液中超過(guò)一半的砷作為砷化氫的形態(tài)向外部逸散，從而威脅到生產(chǎn)工人的生命健康，因此現(xiàn)在大多使用水解法實(shí)現(xiàn)銦渣的生產(chǎn)。薛永健等研究者對(duì)銦綿的生產(chǎn)工藝方法進(jìn)行了改進(jìn)調(diào)整，即于氧化鋅的料倉(cāng)當(dāng)中進(jìn)行變頻器添加來(lái)控制下料，從而對(duì)氧化鋅各槽的pH值加以嚴(yán)格控制，然后調(diào)節(jié)低浸酸度與時(shí)間，并于中和水解沉銦時(shí)進(jìn)行氧化鋅的分批添加，在使用此法改進(jìn)后，銦渣的品位提高至兩倍以上，在對(duì)納米氧化鋅的加入量控制后，銦渣的品位提高、數(shù)量減少，這就減少了生產(chǎn)精銦的壓力，使得銦回收率增長(zhǎng)。

（二）通過(guò)鋅火法的冶煉渣當(dāng)中實(shí)現(xiàn)銦的富集和回收

1.通過(guò)富銦渣實(shí)現(xiàn)銦的富集回收

火法富銦渣包括鋅火法冶煉過(guò)程中產(chǎn)生的鋅渣、硬鋅、腳鋅等廢渣在僅有真空蒸餾法進(jìn)行鋅的提取后所獲取的成分特殊的含銦渣。而劉大春等研究者從酸度、浸出時(shí)間、液固比等影響因素入手對(duì)富銦渣的銦浸出率進(jìn)行了研究。該研究結(jié)果證明，通過(guò)對(duì)工藝條件的合適控制，也就是中性浸出的液固比為6∶1～8∶1，溫度為80℃，浸出時(shí)間4h～6h；而酸性浸出的液固比為8∶1，溫度為80℃，浸出時(shí)間8h～10h；鋅粉的置換時(shí)間為72h，使置換前pH值控制在1～1.5之間，而鋅粉的粒度在80～120目之間，即可實(shí)現(xiàn)銦的高效提取。在實(shí)踐生產(chǎn)中，此法的銦回收率高于85%。

2.通過(guò)鋅精餾爐的浮渣當(dāng)中實(shí)現(xiàn)銦的富集回收

鋅精餾爐的浮渣是在鋅火法冶煉中精餾爐產(chǎn)生的一類浮渣物質(zhì)，其主要成分是金屬鋅。由于在銦的提取過(guò)程中，Zn主要作為金屬鋅的形式出現(xiàn)，若用常規(guī)攪拌浸出銦，一方面，攪動(dòng)難度高；另一方面，這會(huì)對(duì)設(shè)備造成嚴(yán)重的磨損狀況。而在其中又包含少量As，這會(huì)導(dǎo)致在浸出的工藝流程中生成劇毒氣體AsH3，這就需要增添AsH3的吸收設(shè)備。針對(duì)這種情況，談應(yīng)順等研究者采取了堆浸提取銦的手段，即用硫酸對(duì)鋅精餾爐的浮渣堆浸，再用次氧化鋅對(duì)浸出液的pH值進(jìn)行調(diào)節(jié)，達(dá)成銦的水解沉淀，再經(jīng)過(guò)過(guò)濾程序，使得銦與鋅分離，用硫酸使含銦渣浸出，并采取P2O4對(duì)酸浸液進(jìn)行萃取，用鋅板將反萃液中的海綿銦置換出來(lái)，再將海綿銦經(jīng)過(guò)壓團(tuán)、澆鑄陽(yáng)極和電解以及精煉除雜后得到標(biāo)準(zhǔn)的銦錠；將銦和鋅分離之后的含鋅溶液做成硫酸鋅；在堆浸過(guò)程中生成的氣體需經(jīng)由硫酸銅溶液，使得溶液能夠?qū)ζ渲械膭《練怏wAsH3進(jìn)行充分吸收。這種工藝方法能夠?qū)崿F(xiàn)銦和鋅的完全分離，且渣量低，銦的回收率較高，并且能夠?qū)鲞^(guò)程中生成的劇毒氣體實(shí)現(xiàn)有效控制。

3.通過(guò)鉛浮渣的反射爐煙塵實(shí)現(xiàn)銦的富集回收

王輝等研究者通過(guò)反射爐處理鉛浮渣的煙塵實(shí)現(xiàn)銦的富集回收，并對(duì)煙塵中包含的銦的相關(guān)物In2O3與In2（SO4）3的特點(diǎn)及性質(zhì)進(jìn)行了分析，有針對(duì)性地提出采取二段硫酸浸出方法，并用P2O4對(duì)浸出液萃取，再用硫酸對(duì)其進(jìn)行洗滌，用鹽酸反萃取，再用鋅板進(jìn)行置換，通過(guò)壓團(tuán)熔鑄和電解鑄型的工序?qū)崿F(xiàn)銦的提取。這種方法流程簡(jiǎn)單，銦回收率較高。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文主要通過(guò)對(duì)鋅冶煉過(guò)程中銦的富集與回收技術(shù)的分析和研究，熟悉了銦成熟的工藝流程，而萃取效果與浸出條件是銦富集比與回收率的關(guān)鍵要素，萃取劑通常使用P2O4，這就使得新型萃取劑的研發(fā)成為銦提取的未來(lái)發(fā)展方向。

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