本发明涉及一种从复杂溶液中回收铟的方法。 迄今为止,从复杂溶液中综合回收铟的方法有两种代表性的工艺,即一是象А.М.ЬаКаоВ等人采用的,根据三价铟的水解PH值比三价铁稍高的特点,用控制PH的范围,使铟铁分开(见“ЦВЕТНЫЕ МЕТАЛЛЫ”,1960,No.5,P149~150);国内也曾对此法作过类似的工作,但未获得满意效果(见沈阳冶炼厂等,《有色冶炼》,1974,No.2,P2~3);二是Г.П.гитАнов等研究了采用磷类萃取剂,从低铁硫酸体系中提取铟,使之与铁、砷和锑等杂质分开(见“ЦВЕТНЫЕ.МЕТАЛЛЫ”,1967,No.10,P334~344)。
上述已有方法存在两个主要缺点,即铟的提取回收率低,只有近50%;对铁的含量要求得比较严,适用范围窄。
为了解决从高铟铁的复杂溶液中高效回收铟的问题,以某厂地提锌工艺中的热酸浸出液为原料,经过理论与工艺方法的多种途径探讨,确定了原则工艺流程(见图1)。现将该工艺分述于下:
本工艺所研究的物料成份为:铟10~200毫克/升,铁10~30克/升,锌50~150克/升,二氧化硅150~800毫克/升,锡20~200毫克/升,硫酸10~40克/升。此外,尚有少量铜、镉、砷、锑。
一、溶液的予处理-絮凝工序。由锌提取工艺中排出的低浸上清液中残存有几乎完全溶解的硅酸锌、锡酸锌和聚合的硅酸,造成低浸上清液存在悬浮物而混浊。为了消除、避免乳化,必须向该溶液中加入一定量的絮凝剂(加量的多少视上述物质量的多少,经计算而定),控制温度为30~80℃,时间为4~10小时。本工艺所用的絮凝剂是一种非离子型的表面活性剂,不与三价铁、铟等阳离子作用而占据在油水表面,阻碍P204与铁(Ⅲ)、铟(Ⅲ)离子的有效接触。这种经过絮凝后的溶液经过压滤机压滤送至萃取工段处理;
二、铟铁分离的萃取工艺
本工艺以P204为萃取剂,P204是一种中等弱酸性磷型萃取剂,在非极性有机溶剂中以双分子缔合形式存在,形成整环(RO)2(RO)2
PP(RO)2,常以(HA)2代表二聚体分子,作为一种弱酸,二聚体中的第一氢离子较易按下式离解:
倘若酸度增加,平衡向左移动,不利于萃取,但酸度过低,杂质离子不稳定而产生水解,引起乳化,萃取酸度以5~30克/升为宜。当溶液中铁浓度远高于铟时,由于铟(Ⅲ)铁(Ⅲ)有共萃行为,本工艺利用铟铁在萃取动力学上的差异来分离铟铁,采用离心萃取器设备进行快速分离。当控制相接触时间为1分钟时,铟萃取率在95%以上,铁为5%以下,可以达到铟铁基本分离的目的。
萃取所控制的条件是:相比O/A=1/7~15;酸度(盐酸)10~25克/升;萃取剂浓度20~35%;稀释剂为煤油;萃取温度为10~35℃;2~5级萃取。
三、反萃铟工艺
P204萃取铟是通过H+的交换及P=0的配键而实现的。反萃时,向萃合物中引入具有负感应效应的取代基可导致P=0键极性的减弱,使铟以铟离子基团进入水相,通常采用氯离子可以起到这一作用。反萃剂以4NCl+3NZnCl2为佳。当反萃相比:有/水=5~20/1时,铟的一级反萃率在92%以上;反萃剂也可以选用6NHCl+0.5NNaCl。反铁相比:有/水=3~6/1;6级反铟,室内操作。
四、反萃铁工艺
反萃铟的贫铟相送至反萃铁槽,反铁剂用6NHCl+0.5NNaCl,反萃铁的级数为4~10级,视反萃的任务量而定;其相比为:有机相/水相=3~7/1。
五、洗氯工艺
反萃铁工序所产贫铁相尚含有一定数量的氯离子,采用5克/升H2SO4作为洗氯剂,进行洗氯萃取,其级数为4~10级,相比为3~6/1。此工序所得有机相返回萃取工序使用。
六、置换工序
反萃铟所产生铟水送去置换槽,采用锌片进行置换,使铟还原为零价,即得海绵铟。此过程在室温中进行,不加任何添加剂。
七、压团工序
由置换工序所产海绵铟送至压团工序进行压团。压团是在2~8公斤/(厘米)2的压力下进行,所得产品铟团或者作为商品出售,或者送去熔铸炉进行熔炼、铸锭,再进行电解,得纯度为99.99%的电解铟。
采用本工艺从复杂物料中提取铟,流程畅通,操作稳定,铟的回收率比常规方法(已有技术)提高近一倍,即由低浸液至海绵铟的铟回收率可达94.69%;工艺流程短,占地面积小,投资省,上马快,劳动条件好,易于实现机械化和自动化等优点;该工艺可在铁铟比变化很大的范围内应用。
图面说明:
1、絮凝槽,用防腐材料制作;
2、压滤机(无特殊要求);
3、离心萃取器(无特殊要求);
4、反铟萃取箱;
5、反铁萃取箱;
6、洗氯萃取箱;
7、置换槽;
8、压团机;
9、海绵铟熔铸炉;
利用上述工艺,对广西某矿进行了探索性试验,小型试验,扩大试验及工业试验的系统工作。以工业试验为例,历时49天,共处理料液500.6米3,得海绵铟40.565公斤,品位达96.59%,流程畅通,运行平稳,铟平均萃取率95.61%。
工业试验中所用低浸上清液:
In 93.14mg/l,Fe 15.57g/l,Zn 116.62g/l,SiO2443mg/l,Sn 81.59mg/l,H2SO416.59g/l;
试验中采用的主要对应工艺条件:
絮凝工序:絮凝剂用量:1~5克/升,温度约63℃;时间约7小时;
萃取工序:P20425%,2级,相比:有/水=1/16,常温;
反萃铟:6级反萃,相比:有/水=11~12/1;
反萃铁:7级反萃,相比:有/水=5/1;
洗氯:用H2SO4作洗氯剂,5g/l;7级洗氯,相比:有/水=5∶1。
置换工序:采用锌片置换,室温进行。