王建芳， 徐 杰， 王 君， 劉明寶

(商洛學(xué)院化學(xué)工程與現(xiàn)代材料學(xué)院， 陜西省尾礦資源綜合利用重點試驗室， 陜西 商洛 726000)

1 浮渣、再生堿渣及中和渣的來源和回收工藝

1.1 來源

銦在地殼中的含量為1×10-5%，雖然有其獨立礦物，如硫銦銅礦、硫銦鐵礦、水銦礦，但量極少，絕大部分銦都分散在其他礦物中[1-3]。由于銦在地殼中含量少，且主要用于ITO靶材、電子半導(dǎo)體、焊料和合金等領(lǐng)域[4-5]，因此銦錠價格一直以來都很高。

閃鋅礦中銦的含量為0.000 1%～0.1%，鉛鋅冶煉時所產(chǎn)的尾渣含銦較高，是銦錠生產(chǎn)的主要原料來源[6-7]。因此鉛鋅冶煉廠會對尾渣中的銦進(jìn)行回收利用。圖1為部分鋅冶煉企業(yè)銦生產(chǎn)工藝圖。

圖1 銦生產(chǎn)工藝流程圖

由圖1可看出，銦錠生產(chǎn)過程中，開路的產(chǎn)品有鉛渣、萃余液、再生堿渣、中和堿渣和浮渣。鉛渣和萃余液含銦極低，其中的銦沒有回收價值。而再生堿渣、中和堿渣和浮渣含銦很高，極具回收價值。然而，對于再生堿渣、中和堿渣和浮渣，由于無較好的回收技術(shù)，大多鋅冶煉企業(yè)沒有對其中的銦進(jìn)行回收。

1.2 銦浮渣、堿渣中銦回收工藝

采用圖2所示工藝回收浮渣中的銦，中和堿渣、再生堿渣采用浸出—萃取工藝回收其中的銦。

圖2 浮渣回收銦工藝流程圖

2 試驗

2.1 原料和儀器

銦浮渣(片狀含銦93.16%、粉末狀含銦25.82%)，鹽酸(HCl 31.32%)，雙氧水，片堿，鋁板，中和堿渣(含銦18.91%)，再生堿渣(含銦7.34%)，硫酸，有機(jī)相(P204∶200#航空煤油=3∶7)，燒杯，攪拌器，電加熱板，ICP。

2.2 試驗結(jié)果

2.2.1 銦浮渣中銦的回收試驗

將粉末狀銦浮渣加鹽酸浸出，浸出條件和結(jié)果見表1。

由表1可知，液固比為5∶1(鹽酸稍過量)，室溫下，反應(yīng)6 h，浸出后液含銦達(dá)到50.46～51.38 g/L，達(dá)到生產(chǎn)指標(biāo)要求。

浸出液過濾，室溫下向濾液中加入片堿進(jìn)行中和，使pH達(dá)到2.0～2.5，然后按溶液量的0.5%加入雙氧水，靜置4 h后，溶液含銦為18～24 g/L，向其中加入鋁片室溫下進(jìn)行置換，置換時間3～7 h。置換后液控制含銦≤30 mg/L。置換所得海綿銦成分見表2。

由表2可知，海綿銦質(zhì)量較好，含銦大于80%，雜質(zhì)含量較低，達(dá)到生產(chǎn)指標(biāo)要求。

將海綿銦和片狀、顆粒狀浮渣放入粗銦鍋中(海綿銦或片狀浮渣也可單獨放入粗銦鍋中處理)，溫度300～400 ℃，片堿作為覆蓋劑，熔融1～2 h,鑄陽極板。陽極板成分見表3。

表1 浮渣浸出試驗結(jié)果

表2 海綿銦成分 %

表3 陽極板成分 %

由表3可知，陽極板雜質(zhì)很低，達(dá)到生產(chǎn)指標(biāo)要求。

2.2.2 中和堿渣和再生堿渣中銦的回收試驗

中和堿渣和再生堿渣加硫酸進(jìn)行浸出，結(jié)果見表4。

由表4可知，中和堿渣和再生堿渣硫酸浸出，浸出液含銦20.9～25.4 g/L，浸出渣含銦在0.29%～0.76%，浸出效果很好，回收率很高。

表4 堿渣浸出試驗結(jié)果

將浸出液稀釋至含銦1 600 mg/L，取稀釋后的浸出液3 L加有機(jī)相1 L，常溫下攪拌1 min，靜置5 min，進(jìn)行一級萃取。一級萃取后液含銦656.54 mg/L?？梢?，常溫下一級萃取可使58.96%的銦進(jìn)入有機(jī)相。

取一級萃取后的溶液3 L加新有機(jī)相1 L，常溫下攪拌1 min，靜置5 min，進(jìn)行二級萃取。二級萃取后液含銦191.15 mg/L。因此，常溫下經(jīng)過二級萃取，可使88.05%的銦進(jìn)入有機(jī)相。

取一級萃取后的液體3 L加新有機(jī)相1 L，40 ℃溫度下攪拌1 min，靜置5 min，進(jìn)行二級萃取，二級萃取后液含銦為65 mg/L。因此，常溫下進(jìn)行一級萃取，40 ℃溫度下進(jìn)行二級萃取，可使95.94%的銦進(jìn)入有機(jī)相。

3 結(jié)論

(1)銦浮渣分類后，經(jīng)上述工藝處理，銦回收率達(dá)99%，且成本極低，可應(yīng)用于生產(chǎn)。

(2)中和堿渣和再生堿渣進(jìn)行浸出，浸出液含銦高，經(jīng)過二級萃取，含銦由1 600 mg/L降到65～191 mg/L，回收效果明顯。

(3)目前銦錠的市場價格為150萬元/t，硫酸價格300～400元/t，有機(jī)相價格1 200～1 300元/t，鹽酸價格110元/t。經(jīng)估算，采用上述工藝處理銦浮渣、堿渣，生產(chǎn)成本約為68萬元/t銦，經(jīng)濟(jì)效益良好。

[1] 伍贈玲.銦的資源、應(yīng)用與分離回收技術(shù)研究進(jìn)展[J].銅業(yè)工程，2011(1)：25-30.

[2] 周洪杰.優(yōu)化工藝提高銦的回收[J].稀貴金屬，2013 (1)：57-59.

[3] 饒兵，戴惠新.高利坤.冶煉廢渣中銦回收技術(shù)進(jìn)展[J].化工進(jìn)展，2016 (12)：4042-4051.

[4] 段學(xué)臣，楊學(xué)萍.新材料ITO薄膜的應(yīng)用和發(fā)展[J].稀有金屬與硬質(zhì)合金，1999 (3)：58-60.

[5] 鄒家炎.銦的提取、應(yīng)用和新產(chǎn)品開發(fā)[J].廣東有色金屬學(xué)報，2002(12)：16-20.

[6] 周玉琳.提高鋅精礦中銦回收率的實踐[J].有色金屬(冶煉部分)，2015(1)：50-53.

[7] 謝二平.濕法煉鋅中銦的回收工藝[J].湖南有色金屬，2013 (3)：40-43.