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盐酸体系中铟的湿法冶金及萃取
新闻作者:网站管理员 来自:郑州天一萃取科技有限公司 发布时间:2016-10-11 11:15:04 浏览:1755

    为有效利用硫化锌精矿中的铟资源,避免铁渣堆存对生态环境的污染,并简化现有铁矾渣提铟流程,提高铟的直收率,消除低浓度SO2烟气排放危害,本论文提出了盐酸体系中铟的湿法冶金及萃取。首先对盐酸体系中铟锌提取、铁黄制备以及铁矾渣碱分解等过程进行了系统而深入的理论分析,详细阐明其热力学原理和动力学规律。采用双平衡法详细讨论了Zn(Ⅱ)-Fe(Ⅲ)-NH3-CO32--C1-H2O体系铁酸锌前驱体共沉淀过程中,[Zn]T、[Fe]T、[NH3]T、[CO32-]T、pH之间的平衡关系,确定了Zn2+、Fe3+离子共沉淀的pH范围为6.3<pH<7.3。

    在理论分析的基础上,对炼锌渣的热酸浸出、浸出液还原与净化、TBP萃取铟锌等过程进行了工艺研究。结果表明,在温度90℃、时间2h~4h、MHC1/MTheory=1.5~2.5、液固比L/S-(3~5):1的条件下,炼锌渣中Zn、Fe、In的浸出率均达95%以上。向热酸浸出液中加入磁黄铁矿或硫化锌精矿进行还原浸出。

    以磁黄铁矿为还原剂时,在Wpyrrhotite/WTheory=1.4、温度90℃、时间2h、磁黄铁矿粒度为0.088mm~0.106mm的优化条件下,Fe3+的还原率高达96.30%,As3+、Sb3+脱除率分别为67.7%和24.77%;采用硫化锌精矿为还原剂时,在温度90℃、时间3h、硫化锌精矿粒度45μm、WZnS/WTheory=1.1的条件下,Fe3+平均还原率为96.62%,Zn、Fe、In平均浸出率分别为93.89%,94.46%和97.89%。在温度50℃、时间25min、铁粉用量为1.6倍理论量的条件下添加铁粉置换除杂,Cu2+、Pb2+、Cd2+的脱除率分别为99.90%、32%和17%,In的损失率<1%。所得净化液在水相酸度1.5mol·L-1、有机相组成70%TBP+30%磺化煤油、相比O/A=1.5:1、室温、振荡及静置时间均为10min、3级逆流萃取的条件下同时萃取铟锌,In、Zn、Sn的萃取率均>99%,Fe2+萃取率<1%,由此实现Fe与Zn、In的有效分离。

    在相比O:A=3:1、3级逆流反萃、室温、振荡及静置时间均为5min的条件下,纯水反萃负载有机相,In、Zn反萃率分别为99%和60%-90%,而Sn的反萃率则<3%。常温下锌板置换反萃液中In3+可产出海绵铟和纯ZnCl2溶液,铟置换率>99%。以净化后的FeCl2萃余液为原料,加入2mol·L-1NH4HCO3溶液中和沉淀制取Fe(OH)2+FeC03悬浮液,再通入空气氧化反应产出铁黄。整个氧化过程遵循“溶解电离.氧化沉淀”反应机制,分为晶核形成和晶体生长两个阶段,均为相界面的氧化反应控制,其活化能分别为127.26kJ·mol-1和237.86kJ·mol-1。氧化温度、空气流量和体系初始pH值均对氧化速率有显著影响。所得的氧化铁产物均为晶型规整的针形或纺锤形α-FeOOH晶粒聚集成的圆球。FeCl2萃余液经H2O2氧化后,在有机相组成80%TBP+20%磺化煤油、水相酸度3.5mol·L-1、相比O/A=3:1、相接触时间5min、室温的工艺条件下单级萃铁,平均萃铁率达99.69%;再在相比O/A=1.5:1、相接触时间3min、三级逆流反萃、室温的条件下纯水反萃,铁的平均反萃率为97.3%。所得纯FeCl3纯溶液与ZnCl2按nZn:nFe=1:2混合均匀,总金属离子浓度为0.3mol·L-1,加入0.5mol·L-1的NH4HCO3溶液作为沉淀剂,采用化学共沉淀法在温度50℃、M(NH4HCO3):MTheory=1.2:1、搅拌速度600r·min-1~850r·min-1、添加剂为十六烷基三甲基溴化铵的工艺条件下制备铁酸锌前驱体。Zn2+、Fe3+离子基本按理论配比均匀沉淀,两者的液计平均沉淀率分别为Zn99.83%和Fe 99.92%。所得前驱体为单一、分散的球形粒子,平均粒径为100nm~120nm,锌铁摩尔比为nZn:nFe=0.999:2。

      根据热重-差热分析结果,在500℃~700℃温度下煅烧前驱体,得到晶型规整、形貌单一、粒径分布窄的铁酸锌粉体。但煅烧温度的上升加剧了粉体的团聚,煅烧温度为500℃,所得铁酸锌粉体平均粒径为150nm左右。提出了“NaOH分解-盐酸还原浸出-TBP萃取铟锌”的含铟铁矾渣湿法处理流程。在NaOH体系中分解铁矾渣,产出Na2SO4溶液和含In、Zn铁渣。前者经净化除杂、浓缩结晶回收芒硝后返回分解工序;后者则纳入盐酸体系选择性浸出和TBP萃取In、Zn,浸出渣经磁选富集后作为炼铁原料。

      对铁矾渣碱分解和分解渣HCl浸出进行了工艺研究,结果表明,在WNaoH:W铁矾渣=0.3814:1、温度60℃、液固比2:1、时间2h的条件下,铁矾渣分解率高达98.03%,As的浸出率为83.36%,In、Cu、Pb、Cd、Ag、Zn、Sb、Sn等杂质绝大部留于分解渣。DSC-TGA热分析和XRD衍射分析结果表明,铁矾渣碱分解过程中,铁主要以Fe3O4形式入渣。分解渣中Fe、In、Zn的含量分别为38.81%、0.23%和12.89%,采用HCl在温度40℃、液固比7:1、反应时间2h、MHcl/MTheory=1.8的条件下浸出,In、Zn、Cu、Cd、As、Sn、Sb、Pb、Ag的渣计浸出率分别为98.26%、99.35%、98.79%、98.93%、76.27%、68.50%、80.12%、64.82%和60.80%。分解渣中89.25%的Fe留于浸出渣中,浸出渣Fe含量高达52.48%,经磁选富集和除杂后可作为炼铁原料。

盐酸体系中炼锌废渣湿法提取铟、锌及制备铁黄、铁酸锌新工艺实现了铁渣和低浓���SO2烟气的零排放,In和Zn的直收率大幅提高。原料中的铁可以铁黄、铁酸锌、铁红、铁精矿等多种形式得到有效利用,消除了铁渣排放对生态环境的污染。本工艺可有效处理传统湿法炼锌提铟流程产出的含铟、锌的浸出渣和铁矾渣,对我国储量丰富的高铁铟闪锌矿资源的开发利用也具有重要意义。

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