含铟锌精矿低温氧压酸浸液铟的回收试验研究.pdf

有色金属 冶炼部分 2 0 0 9 年6 期 3 5 含铟锌精矿低温氧压酸浸液铟的回收试验研究 王振文，尹飞，江培海，王成彦 北京矿冶研究总院，北京1 0 0 0 4 4 摘要以含铟锌精矿氧压酸浸液为原料，利用锌精矿还原F e 3 十、中和沉铟方法进行铟的富集。在9 5 ℃、 锌精矿加入量为理论量3 倍、还原1 2 0r a i n 条件下，F e ”的还原率达到9 6 ％I 中和沉铟时控制终点p H ； 4 ．0 、温度7 0 ℃、时间6 0r a i n 、通入氮气作为保护气条件下，沉铟后液含铟仅为0 ，0 0 4g ／L ，所得铟渣品位 在l ％左右，铟铁比在8 ．3 左右，铟得到很好的富集． 关键词锌精矿；还原；中和；铟 中固分类号T F 8 4 3 ．1文献标识码A文章编号1 0 0 7 - - 7 5 4 5 2 0 0 9 1 0 6 9 0 3 5 一0 4 S t u d yo nR e c o v e r i n gI n d i u mf r o mt h eO x y g e nP r e s s u r e - L e a c h i n g S o lu t i o no fI n d i u m C o n t a i n i n gZ i n cC o n c e n t r a t e W A N GZ h e n - w e n ，Y I NF e i ，J A N GP e i - h a i ，W A N GC h e n g - y a n B e i j i n gG e n e r a lR e s e a r c hI n s t i t u t eo fM i n i n ga n dM e t a l l u r g y ，B e i j i n g1 0 0 0 4 4 。C h i n a A b s t r a c t B yu s i n gt h ez i n cc o n c e n t r a t el e a c h i n gs o l u t i o nw i t hi n d i u mc o n t a i n e da sr a wm a t e r i a l ．t h ep r e c e s s o fr i c h i n gi n d i u mw a ss t u d i e db ym e t h o do fr e d u c i n gF e 3 b yu s i n gt h ez i n cc o n c e n t r a t ea n dn e u t r a l i z i n g - p r c i p i t a t i o ni n d i u m ．T h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h er e d u c i n gr a t eo fF e 3 w a s9 6 ％f o r1 2 0m i n u t e so fr e d u c e - i n gt i m ea t9 5 ℃w i t ha d d i n gq u a n t i t yo ft h ez i n cc o n c e n t r a t e3t i m e sa st h et h e o r r t i c a ln e e d c o n s i s t e n c yo f i n d i u mi nl i q u i da f t e rp r e c i p i t a t i n gi n d i u mw a so n l y0 ．0 0 4g ／L 。t h ec o n t e n to fi n d i u mi np r e c i p i t a t eW a sa r o u n d1 ％，t h eq u a l i t yr a t eo fi n d i u mt oi r o ni np r e c i p i t a t ei sa b o u t8 ．3 ． K e y w o r d s Z i n cc o n c e n t r a t e ；R e d u c i n g ；N e u t r a l i z a t i o n ；I n d i u m 铟属于昂贵的稀散金属，本身不能形成独立矿 物，主要富集于硫化矿中。同时由于铟的用量的增 加和使用范围不断拓宽，而含铟原料的世界储量按 金属量计仅约为1 6k t ，我国铟的储量居世界第一 位，约占世界储量的2 ／3 [ 1 ] ，从矿物中铟的含量及铟 总量的比例来说，闪锌矿是富铟矿床中富集铟的最 主要对象口J ，所以在开发利用闪锌矿的同时，回收矿 物中的铟是当务之急，也是适应市场需要的途径之 一。含铟锌精矿通过低温氧压酸浸，9 5 ％的铟都进 入溶液，从溶液中回收铟的研究显得尤为重要。选 择合理的回收铟的工艺，同时与现有的低温氧压酸 浸工艺相衔接是非常有意义的。 _ ●_ 。_ _ _ _ _ _ _ - _ _ ●_ _ ●。。_ _ _ ●。。。。。。。。。。。。_ _ _ _ _ _ _ _ _ 一 作者简介王振文 1 9 7 2 - - ．女，内蒙赤峰人。硕士． 1试验原料 试验所用的溶液为某含铟锌精矿加压酸浸产出 的浸出溶液，主要成分为 g ／L Z n1 3 1 ．5 7 、F e 1 1 ．6 1 、I n0 ．0 2 1 9 、C u1 ．7 0 、H 2 S 0 43 0 ．1 3 。还原剂 为含铟锌精矿，其化学成分为 ％ Z n4 6 ．8 3 、F e 7 ．6 2 、P b2 ．4 l 、I n0 ．0 1 2 2 、S2 8 ．0 8 ，中和剂锌粉 化 学纯 、氧化锌 化学纯 、氧化锌 取自某锌厂挥发 窑 、氧化锌焙砂；保护剂亚硫酸钠 化学纯 、氮气 工业 。 万方数据 3 6 有色金属 冶炼部分 2 0 0 9 年6 期 2 试验原理3 试验结果 利用低温氧压酸浸工艺处理含铟硫化锌精矿 时，虽然锌、铟的浸出率都大于9 5 ％，但属于杂质的 铁也有7 0 ％的浸出率，溶液含铁大于1 0g ／L 。若要 从溶液中提取铟，必须要很好的分离铟与锌、铁。 根据常温下难溶化合物的溶度积，我们能够计 算出常温下Z n O H 2 、I n O H 。、F e O H 3 和 F e H 。的沉淀平衡p H 如下当溶液中锌的浓度 为1 3 5g ／L 时，溶液的平衡p H 5 ．9 6 ，当溶液p H 高于5 ．9 6 时溶液中的锌开始析出；而当溶液中铟的 含量为o ．0 0 1g ／L 时溶液的平衡p H - - - - - 3 ．9 2 ，所以利 用中和沉铟可有效地分离铟与锌[ 3 ] 。但在溶液p H 一3 ．9 2 时，溶液中F e 3 的平衡浓度为6 ．7 3 1 0 _ 6 g ／L ，若控制溶液p H 一3 ．9 2 ，则溶液中含有的F e 3 全部进入到铟渣中。而对于F e 2 而言，p H 一6 ．6 4 时，溶液中F e 2 的平衡浓度为5 6g ／L c 引，若溶液中 的铁全部还原为二价铁，则完全可以利用中和法分 离铟与铁。所以试验必须先将溶液中的铁全部还原 为二价铁，并在沉铟过程中控制溶液中的二价铁尽 量不氧化，才能真正达到富集铟的目的。 3 ．1 还原试验 使用锌精矿作还原剂还原三价铁已是一个成熟 的工艺，控制试验条件；温度9 5 ℃、时间2h 、锌精矿 的加入量为还原三价铁理论用量的3 倍，在此条件 下，三价铁的还原率在9 6 ％以上，固液分离后溶液 中三价铁的含量仅为0 ．0 2 2g ／L ，溶液通氮气保护， 防止氧化。还原渣返回氧化酸浸工序。还原后液的 化学成分 g ／L Z n1 3 2 ．6 8 、F e1 1 ．3 8 、I n0 ．0 2 2 4 、 C u1 ．6 3 、H S 0 ；1 0 ．3 8 。可以看出，加入锌精矿不但 是三价铁被还原，同时溶液的酸度也有所降低。 3 ．2 沉铟试验 3 ．2 ．1 中和剂的选择 试验选择含锌中和剂，这样不会污染沉淀后锌 溶液，中和剂有锌粉 化学纯 、氧化锌 化学纯 、氧 化锌 取自某锌厂挥发窑Z n6 2 ．5 1 ％，P b9 ．7 5 ％ 、 锌焙砂，控制中和后液p H 4 ，温度7 0 ℃，中和陈化 时间6 0m i n ，不加保护剂，考察中和剂对I n 的沉淀 率和沉铟渣的品位的影响，所得结果见表1 。 表1中和剂对沉铟的影响 T a b l e1E f f e c to fn e u t r a l i z e r so np r e c i p i t a t i n gr a t eo fi n d i u m 编号 中和剂中 剂量 ／g 中和渣成分／％ 溶液成分／ g L ～1 液计沉淀率／％ C u I n 中和一l 中和一2 中和一3 中和一4 焙砂’4 1 ．5 氧化锌 化学 1 1 ．0 锌粉 1 7 ．0 氧化锌 挥发1 3 ．0 0 ．2 7 4 1 ．8 6 5 0 ．6 5 5 O ．7 7 0 3 4 ．1 9 9 ．2 8 3 2 ．1 3 1 3 ．3 2 2 3 ．4 3 28 ．3 6 4 ．3 9 1 2 ．2 7 2 ．5 3 1 4 ．2 5 4 8 ．6 9 6 ．9 8 0 ．0 0 3 4 0 ．0 0 2 9 0 ．0 0 3 1 0 ．0 0 2 6 1 ．0 3 0 ．8 7 0 ．0 0 8 O ．4 3 9 2 ．7 6 9 3 ．2 8 9 3 ．0 2 9 3 ．5 0 1 9 ．2 5 Z 5 ．7 6 9 9 ．3 7 5 2 ．7 8 从表1 可以看出，从液计沉淀率看，加入焙砂、 氧化锌和锌粉铟的沉淀率都大于9 0 ％，而加入锌粉 量为铜量的5 倍时，这样要消耗大量的锌粉，但可回 收溶液中的铜。加入焙砂作中和剂，中和渣含铟仅 为0 ．2 7 4 ％，提高了后续渣处理回收铟的困难。以 化学纯氧化锌作中和剂。虽然渣含铟较高，但工业上 应用纯度较高的氧化锌，沉淀成本较高。挥发窑制 得的氧化锌为传统锌厂较常用的中和剂，同时氧化 锌中还含有铟。有利于综合回收铟，并且中和后浆液 过滤性能较好，所以选用挥发窑制得的氧化锌作为 中和剂。 3 ．2 ．2 沉铟p H 的控制 从试验原理中可以看出，控制沉铟后液的酸度 对于选择性沉铟是非常重要的，试验控制条件溶液 为1L 、中和剂为挥发窑制得的氧化锌、温度7 0 ℃、 中和陈化时间6 0m i n 、不加保护剂、控制溶液p H 3 ．O ～4 ．5 ，试验结果见表2 。 表2 酸度对中和沉铟的影响 T a b l e2E f f e c to fs u l p h u r i ca c i dc o n c e n t r a t i o no np r e c i p i t a t i n gr a t eo fi n d i u m 万方数据 有色金属 冶炼部分 2 0 0 9 年6 期 3 7 从表2 中可以看出，在试验条件下，p H 对沉铟 影响很大，随着后液p H 的升高，铟的沉淀率逐渐升 高，但渣含铁和铜随着p H 的增加而增加。控制溶 液p H 在4 ．O ～4 ．5 ，铟渣含铟为1 ％左右，当p H 大 于4 ．0 时，杂质含量增加较大，铟的品位有所降低， 综合考虑确定沉铟p H 应控制在4 ．0 ，此时溶液含 铟仅为0 ．0 0 3g ／L 。 3 ．2 ．3 保护剂对选择性沉铟的影响 在沉铟过程中，沉铟后液的p H 在4 ．0 左右，此 时溶液中的三价铁离子基本不能稳定存在，但在此 酸度下溶液中的二价铁非常容易被溶液中溶解的氧 氧化成三价铁，在搅拌过程中，也会有部分的空气进 入溶液，使铁氧化，从而使铁以三价铁的形式进入渣 中，增大渣中铁铟比，所以要控制溶液中的二价铁的 氧化，试验选用亚硫酸钠、氮气作为保护剂，溶液为 1L 、中和剂为挥发窑制得的氧化锌、温度7 0 ℃、中 和陈化时间1h ，控制溶液p H 为4 ．0 ，亚硫酸钠的 加入方式为配成1 0 0m L 溶液在试验过程间断加 入，氮气为持续通人，试验结果见表3 。 表3 保护剂对中和沉铟的影响 T a b l e 3E f f e c to fp r o t e c t a n t so np r e c i p i t a t i n gr a t eo fi n d i u m 编号保护剂 后液体积 l n 液计沉淀渣成分／％ ／m l 。 ／ g L 一1 率／％ I nZ nF eC uP b 中和一7无 ’9 0 00 ．0 0 38 7 ．9 41 ．0 3 21 2 ．3 61 5 ．8 6Z ．3 22 9 ．8 7 Y a 一1亚硫酸钠1 0g 1 0 0 00 ．0 0 48 2 ．1 40 ．9 7 81 1 ．2 21 4 ．1 12 ．1 53 2 ．8 4 Y a 一2 亚硫酸钠2 0g 9 8 00 ．0 0 38 6 ．6 01 ．0 1 51 3 ．4 51 4 ．3 82 ．4 53 0 ．2 5 Q i 一1氮气5 0 m L ／m i n 9 1 0 0 ．0 0 2 9 1 ．8 71 ．0 2 81 2 ．3 68 ．5 22 ．2 23 1 ．3 8 Q i 一2氯气1 0 0m l 。／m i n 8 9 00 ．0 0 38 8 ．0 8 0 ．9 8 9 ．1 2 ．4 4 8 ．3 32 ．3 83 1 ．6 7 从表3 可以看出，加入亚硫酸钠，对于降低渣中 的铁铟比，效果不大，铟渣中铁铟比从1 5 ．3 7 降低到 1 4 ．4 2 ，同时增大亚硫酸钠的用量对降低铟铁比没有 影响。但溶液中鼓入氮气作为保护剂，可使渣中的 铁铟比从1 5 ．3 7 降低到8 ．2 9 ，而增大氮气的通入量 对降低铟铁比没有影响，通入氮气实际是降低了溶 液中氧的溶解度，从而减少的二价铁的氧化。 3 ．2 ．4 中和沉铟渣的衍射物象分析 铟渣的物象分析可以了解渣中的各物质得存在 形态，进而对于控制渣中的铁铟比，指导铟渣的溶 解。由图1 可以看出，铟渣中铅主要以硫酸铅的形 式存在，硫酸铅主要是氧化锌中和剂中的氧化铅转 化而来的，在铟渣溶解过程中是不会被溶出的，铁主 要以铅铁矾、锌铁尖晶石存在，少量的铁为 F e S O 。7 H O ，而由于铟、铜的含量少，所以在衍射 图中没有被显示出来。 3 ．3 铟渣的浸出 试验在温度8 0 ℃、始酸1 0 0g ／L 、时间1 2 0m i n 、 液固比1 0 1 的条件下浸出，得到沉铟渣浸出液为 g ／L I n1 ．0 3 ，Z n1 0 ．5 4 ，F e7 ．5 6 ，C u2 ．4 5 ，H 2 S 0 4 2 6 ．4 5 。金属浸出率 ％ I n9 9 ．5 6 ，Z n9 6 ．4 5 ，C u 1 0 0 ，可见铟得到很好的富集，并且铟渣酸浸率可达 到9 9 ％以上，但是含铟溶液中还有大量的杂质，所 以需要进一步提取铟，可采用P 2 0 4 萃取，4m o l ／L 1 ．5m o l ／LZ n C l 。反萃，再用纯锌板置换的方式， 进一步分离铟与其他杂质。 4结论 1 还原过程中，在锌精矿加入量为理论量的3 倍，温度9 5 ℃，时间1 2 0m i n 的条件下，F e 3 的还原 率达到9 6 ％，溶液中含有F e 3 仅为0 ．0 2 2g ／L ； 2 中和过程中，选择挥发窑制得的氧化锌作为 中和剂，控制中和后液的p H 4 ．0 左右，温度7 0 ℃、 中和陈化时间6 0m i n ，试验过程中持续通入氮气保 护，所得铟渣品位在l ％左右，铟铁比在8 ．3 左右， 铟得到很好的富集； ‘ 3 中和所得铟渣中的铟非常容易被浸出，在温 度8 0 ℃、始酸1 0 0g ／L 、时间1 2 0m i n 、液固比1 0 1 的条件下，铟的浸出率大于9 9 ％，但所得溶液还含 有大量杂质，所以还需要进一步萃取净化回收铟。 万方数据 3 8 有色金属 冶炼部分2 0 0 9 年6 期 A n - P b S O 。 铅矾 图1 铟渣的X - - 衍射图 F i g ．1 X R Dp a t t e r n so fi n d i u ms l a g s ，．．．．． [ 3 ] 溶液中金属及其他有用元素的提取编委会．溶液中金 参考文献 属及其他有用元素的提取[ M ] ．北京；冶金工业出版社． [ 1 ] 俞小花，谢刚，有色冶金过程中铟的回收[ J ] ．有色金属 1 9 9 5 3 9 5 3 9 8 冶炼部分 ，2 0 0 6 1 3 7 - - 3 9 ． [ 4 ] 陈家镛，余淑秋，伍子春．湿法冶金中铁的分离与利用 [ 2 ] 张乾，刘志浩，战新志，等．分散元素铟富集的矿床类型 [ M ] 北京冶金工业出版社，1 9 9 1 2 4 3 0 和矿物专属性[ J ] ，矿床地质，2 0 0 3 2 2 3 0 9 3 1 6 ． 万方数据