在全球锌冶炼行业中,超过80%的锌产量来自湿法冶炼工艺。其典型流程包括氧化焙烧、酸性浸出、高酸浸出、除铁、净化及电积等步骤。然而,在处理高铁锌焙砂时,由于其中含有大量铁酸锌(ZnFe₂O₄),不仅增加了高酸浸出过程的复杂性,也显著降低了有价金属铟的浸出率(通常低于20%)。因此,如何实现锌与铟的高效综合回收,已成为锌冶炼和固废资源化领域的关键技术难题。
目前,针对高铁锌焙砂中锌和铟的回收,主流方法是采用火法处理,如回转窑高温挥发生成氧化锌烟尘,再通过湿法浸出-萃取工艺回收铟。但该方法存在能耗高、成本大、铟回收率低(一般低于75%)等问题,限制了其在工业中的广泛应用。同时,锌、铁、铟在浸出过程中的行为规律尚不明确,进一步影响了工艺优化与金属回收效率的提升。
为解决上述问题,我们提出了一条“酸性浸出—硫酸化焙烧强化浸出—离心萃取分离”的技术路线,旨在实现锌和铟的高效回收与分离。
图:锌铟高效回收工艺
一、酸性浸出:初步富集锌与分离铟渣首先对高铁锌焙砂进行酸性浸出处理,使其中可溶性的锌化合物优先溶解进入溶液,形成富锌浸出液,而大部分铟则残留在浸出渣中。此阶段的目标在于实现锌的初步回收,并为后续铟的深度提取奠定基础。
二、硫酸化焙烧:强化含铟渣中金属的可浸出性针对酸性浸出后含铟较高的浸出渣,采用硫酸化焙烧工艺对其进行热化学处理。在适宜的温度和气氛条件下,铁酸锌可被分解并转化为可溶性的硫酸锌,同时铟也被转化为可溶性硫酸盐,从而显著提高其后续水浸过程中的浸出率。该工艺不仅能有效破坏铁酸锌结构,还能改善铟的赋存状态,增强其在浸出液中的释放能力。
三、水浸提铟:获得高铟浓度溶液经过硫酸化焙烧后的物料,采用水浸或稀酸浸出方式将锌、铟等金属溶解进入溶液,得到富含铟的浸出液。该液相体系为进一步的金属分离提纯提供了良好基础。
四、离心萃取:实现铟与锌、铁的高效分离在传统溶剂萃取过程中,铟与铁在两相中的分配比相近,导致两者难以有效分离。而采用离心萃取机技术,利用高速旋转产生的强离心力场,增强两相传质效率,同时结合不同金属离子在有机相与水相中的传质速率差异,可实现铟与锌、铁的有效分离。通过选择合适的萃取剂(如P204、P507等),可在短时间内完成铟的选择性萃取,而锌和铁则主要保留在水相中,从而实现高效的金属分离目标。经反萃与后续提纯处理,可获得高纯度的铟产品。