锌精矿中伴生铟的提取.pdf

有色金属 冶炼部分 2 0 0 6 年6 期 3 7 锌精矿中伴生铟的提取 吴锦梅1 一，王吉坤2 ，鲁焘3 ，岩温3 1 ．昆明理工大学材料与冶金学院，云南昆明6 5 0 0 9 3 ；2 ．云南冶金集团总公司，云南昆明6 5 0 0 9 2 ； 3 ．云南澜沧铅矿有限公司，云南澜沧6 6 5 6 0 1 摘要采用两段加压酸浸一萃取新工艺从含铟高铁闪锌矿回收伴生铟，结果表明，铟的浸出率、萃取率、 反萃率和铟置换率分别达9 2 ．9 8 ％、9 6 ．5 8 ％、9 9 ．3 2 ％、9 9 ．5 ％；从原料含铟高铁闪锌精矿至海绵铟各工 序处理后，经计算铟的直收率为8 8 。7 4 ％。与传统提取方法相比，伴生铟的回收率提高了约3 8 ．7 4 个百 分点，同时，锌浸出率大于9 9 ．2 5 ％，说明采用该新工艺能够很好地提取有价金属。 关键词含铟高铁锌精矿；加压浸出；萃取；铟 中图分类号T F 8 4 3 ．1 ；T F 8 1 3 文献标识码A 文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 0 6 0 6 0 0 3 7 0 3 I n d i u mR e c o v e r yf r o mS p h a l e r i t eC o n c e n t r a t ew i t hH i g hC o n t e n to fI r o n W UJ i n m e i l 一，W A N Gj i ．k u n 2 ，L UT a 0 3 ，A IW e n 3 1 ．F a c u l t yo f M a t e r i a l sa n d M e t a l l u r g y E n g i n e e r i n g 。K u n m i n g U n i v e r s i t yo f S c i e n c ea n d T e c h n o l o g y ，K u n m i n g Y u n n a n ，6 5 0 0 9 3 ，C h i n a ； 2 ．Y u n n a nM e t a i l u r g i e a lG e n e r a lC o m p a n y ，K u n m i n gY u n n a n ，6 5 0 0 9 2 ，C h i n a ； 3 ．Y u n n a nL a n c a n gL e a dM i n eL i m i t e de o m l x m y ，L n n e a n gY u n n a n ，6 6 5 6 0 1 ，C h i n a A b s t r a c t I n d i u mi sr e c o v e r e df r o ms p h a l e r i t ec o n c e n t r a t ew i t hh i g hc o n t e n to fi r o nb yt h en e wt e c h n i q u eo ft w o - s t e pa c i dl e a c h i n gu n d e rp r e s s u r e ．T h er e s u l t si n d i c a t et h a tt h el e a c h i n gr a t e ，e x t r a c t i o nr a t e ，r e v e r s e e x t r a c t i o n r a t ea n dr e p l a c e m e n tr a t i oo fi n d i u ma r e9 2 ．9 8 ％，9 6 ．5 8 ％，9 9 ．3 2 ％，9 9 ．5 ％，r e s p e c t i v e l y ．T h e r e b yt h er e c o v e r yr a t eo fi n d i u mi sc a l c u l a t e dt ob e8 8 ．7 4 ％．C o m p a r e dw i t ht r a d i t i o n a lt e c h n i q u e ．t h er e c o v e r yr a t eo fi n d i u mi n c r e a s e sg r e a t l yb y3 8 。7 4 ％。M e a n w h i l e ．t h el e a c h i n gr a t eo fz i n cf r o mt h es p h a l e r i t ec o n c e n t r a t ei sa l s o m o r et h a n9 9 ．2 5 ％． K e y w o r d s S p h a l e r i t ec o n c e n t r a t e ；L e a c h i n gu n d e rp r e s s u r e ；E x t a c t i o n ；I n d i u m 高铁闪锌矿是伴生铟的主要矿物，含铟达2 5 0 ～4 5 0g A 。因高铁闪锌精矿含铁高达1 2 ％- - 2 0 ％， 当采用传统的“沸腾焙烧一浸出～净化一电积”工艺 提取金属锌时，工艺流程冗长、设备庞杂，铟回收率 一般小于5 0 ％。另外锌直收率也不高，仅达8 5 ％。 同时在生产过程中，由于含铟铁矾渣需经过干燥窑 干燥、回转窑挥发等处理，必须配备相应的复杂的烟 气治理系统，保护环境难度较大，还增加了生产成本 和设备投资。 针对现有的高铁闪锌精矿中伴生铟回收工艺中 存在的诸多不足，本文采用“两段加压酸浸～萃取一 作者简介吴锦梅 1 9 6 5 一 ，男，福建龙岩人，高级工程师 锌置换”全湿法新工艺提取伴生铟。 1原料成分与试验方法 1 ．1 原料成分与物相 含铟高铁闪锌精矿主要物相成分为闪锌矿 6 5 ．4 8 ％、磁黄铁矿1 5 ．8 5 ％、黄铁矿1 2 ．5 3 ％、黄铜 矿2 ．6 7 ％、石英1 ．4 5 ％、白云母1 ．0 2 ％、其它 1 ．0 0 ％。 各主要化学元素的含量分别是锌4 2 ．4 2 ％、硫 3 1 ．3 7 ％、铜0 。8 7 ％、铁1 7 。6 4 ％、银3 6 ．4g ／t 、铟3 2 0 g ／t 。 万方数据 3 8 有色金属 冶炼部分 2 0 0 6 年6 期 1 ．2 主要试验设备和方法 1 ．2 ．1 主要试验设备 1 0L 加压釜，双级旋片式真空泵，萃取槽 3 L ，强力电动搅拌机及烧杯等。 1 ．2 ．2 试验工艺流程 首先将磨好的含铟高铁锌精矿配料，用废电解 液调浆加入第一段加压釜进行低酸浸出，第一段浸 出主要产出低铁 总F e 1 0g ／L 、低酸 H 3 ～7 g ／L 、锌离子1 2 0 ～1 3 0g ／L 、铟离子大于4 0m g ／L 的合格一段液。第二段浸出主要处理第一段反应不 完全的浸出渣，使二段渣含锌小于1 ％～1 ．5 ％、含 铟小于0 ．0 0 5 ％。 第一段浸出液经过滤等预处理后，从溶液中萃 取铟，含铟负载有机相经酸洗进入反萃工序，反萃液 用锌皮或铝板置换最终产出海绵铟；萃余液进入锌 湿法流程内中性浸出锌，中性上浸液送净化、电积、 熔铸产出合格的零号锌锭。 1 ．2 ．3 两段加压浸出试验条件 试验过程中第一、二段加压浸出主要技术参数 温度1 5 0 ℃、压力1 ．2M P a 、搅拌转速5 0 0r ／m i n 、浸 出时间1h 、液固比 4 - 7 1 ；废液量0 ．8L ，废液成 分 g ／L z n 2 5 0 ，H 1 7 5 ；高铁锌精矿量2 1 0g ；氧 气纯度9 9 ．5 ％。 1 ．2 ．4 萃取与反萃试验条件 铟萃取试验条件萃取级数3 级，相接触时间3 m i n ，有机相水相 1 1 0 ，常温，萃取剂3 0 ％P 2 0 4 磺化煤油。 铟反萃取试验条件萃取级数7 级，相接触时间 5m i n ，有机相水相 1 1 ，常温，萃取剂4m o lH C l 1m o lZ n C l 2 。 1 ．2 ．5 铟置换试验条件 铟置换试验是在通风橱中进行，主要技术参数 为温度控制在6 0 ℃以下，置换时间h ，酸度为3 8 ．6 g ／LH C l 。 2 试验结果及讨论 2 ．1 两段加压酸浸一萃取小型试验 第一段加压浸出采用低酸浸出 约5 0 ％的锌被 浸出 ，然后进行第二段高酸加压浸出，第二段的浸 出液返回第一段。第一段加压浸出产出的浸出液 锌1 2 0 ～1 3 0g ／L 、含铁 1 0g ／L 、含酸3 ～7g ／L ， 先经萃取提取出溶液中铟，再经酸洗、反萃、置换，产 出海绵铟；然后，萃铟余液再经中性浸出、产出合格 的中性浸出液，直接进入溶液净化工序；第二段加压 浸出处理第一段加压浸出的浸出渣和中性浸出渣， 使渣含锌降至1 ．5 ％以下，其浸出液返回到第一段 高压釜；第二段浸出渣经过浮选，产出元素硫精矿； 银富集在铅银渣中另行处理，弃渣堆存。二段加压 浸出小试结果如表1 ～2 所示。 表l 二段加压浸出结果 T a b l e1T h er e s u l to ft w os t e pl e a c h i n gp r o c e s s 万方数据 有色金属 冶炼部分 2 0 0 6 年6 期 3 9 从表2 中第一段浸出液成分可以看出，浸出液 含铟浓度平均高达4 4m g ／L ，三价铁平均含量等于 1 ．5 2g ／L ，硫酸平均含量等于6 ．1 9g ／L ，因此，第一 段浸出液只需经过简单的过滤处理，就可以直接萃 取铟进行回收溶液中的铟。此外，第一浸出液中含 酸低，含锌离子高 平均1 2 8 ．3 6g ／L ，有利于下一 步中和后、产出合格的中性液，再经除铁、净化、电 积，产出零号锌锭。 2 ．2 铟萃取率影响因素分析 铟萃取过程⋯ I n j 矗 3 H 2 A 2 o r g 2I n H A 2 3 吣 3 H ■ 经萃取，使第一段浸出液中的铟离子进入有机 相；含铟有机相经过硫酸洗涤液洗涤后，用反萃液进 行反萃，使有机相中的铟离子转入盐酸溶液，再用锌 皮或铝板置换得到海棉铟，同时使有机相再生循环 使用，而萃余液经中和、净化、电积产出析出锌片，经 熔铸得到商品锌锭。 第一段浸出液萃取前含铟0 ．0 4 5g ／L ，铟萃取 小型试验结果铟萃取率平均9 6 ．5 8 ％、铁萃取率 1 9 ．0 3 ％。萃取过程中影响铟萃取的主要因素是浸 出液中锌离子浓度、三价铁的含量和溶液中二氧化 硅的含量。当浸出液锌离子浓度超过1 5 0g ／L 或含 二氧化硅超过3 0 0m g ／L 时，萃取过程中会产生乳 化，导致萃取无法正常运行，三价铁的含量一般控制 得越低越好，可采用硫化锌精矿作为还原剂还原溶 液中的三价铁，最佳的工艺条件为温度1 0 5 ℃、时 间5 0m i n 、Z n S 加入量为理论值的3 倍。按此条件 进行试验，可使还原后的溶液中F e 3 的含量降至8 ～1 0 mg ／L ，完全能满足正常生产的要求。否则，大 量的三价铁将同铟一起进入有机相中，使铟、铁分离 更加困难⋯2 。萃取液中过高三价铁会影响铟的萃 取率和海绵铟的质量。此外铟的萃取率与萃取级 数，萃取相比密切相关，级数越多萃取率越高，也可 能过调节相比提高铟的萃取率[ 3 | 。不仅如此，铟的 萃取率与有机相中P 2 0 4 浓度、萃取温度、料液成分 等因素有关。一般情况下，3 级逆流萃取能达满足 铟萃取要求，虽然随着级数的增加，铟萃取率提高。 但级数太多，对萃取铟意义不大。而对杂质的萃取 将更有利；在P 2 0 4 配制时考虑有机相的黏度，F e 3 等杂质对萃取的影响，以及有机相的老化，一般习惯 上选用3 0 ％的P 2 0 4 和7 0 ％的煤油作为铟萃取的有 机相；在相比变化方面，相比变小对铟的萃取有利， 但大量试验证明1 1 0 的相比能满足铟萃取的要求， 平衡时间一般控制在3 ～4m i n 较好。具体数据如 表3 所列。 表3 浸出液中萃取试验结果 T a b l e3E x t r a c t i o nr e s u l t 2 ．3 镏反萃及置换试验 对含铟有机相进行了反萃试验，用4m o l ／L 的 盐酸和1m o l ／L 的氯化锌溶液在一定的条件下进行 反萃，小型反萃试验平均结果是铟反萃率在 9 9 ．3 2 ％以上。 对反萃液进行了铝片置换试验，小型置换试验 结果表明，经过5 ～6h 的置换，铟的置换率可达到 9 9 ．5 ％以上。置换时间过长，会出现析出海绵铟返 溶的现象，从而降低了海绵铟的置换率，此外置换过 程中，温度不宜太高，否则产出的海绵铟较细，不利 于回收。 3结论 含铟高铁锌精矿采用“两段加压酸浸一萃取”新 工艺回收伴生铟，铟浸出率平均为9 2 ．9 8 ％，浸出液 中铟萃取率平均9 6 ．5 8 ％、铟反萃率9 9 ．3 2 ％、铟置 换率9 9 ．5 ％，从含铟高铁闪锌精矿到海绵铟段的铟 直收率为8 8 ．7 4 ％，比传统伴生铟回收率提高约 3 8 ．7 4 个百分点。同时，锌浸出率达到9 9 ．2 5 ％。 参考文献 [ 1 ] 刘兴芝，房大维，李俊，等．P 2 0 4 萃取铟的热力学研究 [ J ] ．广东有色金属学报，2 0 0 5 ，3 1 4 7 ． [ 2 ] 王作生，铟萃取原液的净化工艺研究[ J ] ．稀有金属， 1 9 9 5 ，1 1 6 4 1 8 4 1 9 ． [ 3 ] 范元俊．铟萃取工艺条件的探讨【J ] ．株冶科技，2 0 0 1 ，2 I 1 8 2 1 ． 万方数据