CN101892495B - 高杂质粗铟一次电解生产4n5精铟的方法 - Google Patents

高杂质粗铟一次电解生产4n5精铟的方法 Download PDF

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高杂质粗铟一次电解生产4N5精铟的方法，包括制备粗铟阳极，制备始极片阴极和导电带，根据工艺要求配备电解液和电解。粗铟阳极下电解槽待电解，始极片阴极设置在电解槽内，异板间距为25-30mm，电解液放入电解槽内，电解液中含铟60-80g/l，pH值为2-2.5，含NaCl浓度为40-60g/l，含明胶浓度为0.2-0.3g/l。电解温度为20-30℃，电流密度为15-25A/m2，槽电压为0.12-0.18V。本发明能实现对高杂质粗铟一次电解出纯度为99.995％的4N5精铟。本发明采用4N5精铟制成的始极片作阴极，电解电流稳定，析出均匀，槽压更容易精确控制。另外，由于一次电解制得4N5精铟，减少中间环节，避免产品污染，大幅提高了精铟产品质量，降低生产成本。

Description

高杂质粗铟一次电解生产4N5精铟的方法
技术领域
本发明属于冶金领域，涉及一种提取4N5精铟的生产方法，适用于从高含杂粗铟物料中(主要是高锡高铅)一次电解生产纯度达99.995％精铟的电解精炼金属铟的提纯方法。
背景技术
铟作为稀有金属之一，大量应用于半导体工业，还可做高级合金材料，在医疗、化工、玻璃工业、电器工业也有广泛用途，目前金属铟已成为发展现代科学技术不可缺少的重要材料。近年来，由于国家和行业对精铟产品标准的不断修订，使精铟产品的纯度逐渐提高。由最初的99.99％修订到99.993％，又从99.993％修订到99.995％，其各项杂质指标都有了很大的降低，给精铟生产提出了更高的要求。原有的精铟电解工艺很难一次电解达到99.995％纯度，一般采用两次电解除杂。随着锌冶炼系统回收工艺的丰富，综合回收生产的粗铟质量也有所不同。除了正常质量的粗铟原料外，还有一部分高含杂粗铟，主要是高铅、高锡杂质的粗铟原料，是精铟生产中的难点。通常精铟电解所使用的阴极有不锈钢和钛板两种，99.993％精铟电解采用不锈钢阴极板。在电解结束后，把阴极及析出物用稀盐酸溶液和交换水洗至中性后，放入加热的甘油中熔化，极易造成产品污染。原有的精铟电解，电解液中由于阳极泥的带入和生产操作中带入杂质，以及空气中外来污染等因素，会出现溶液悬浮物和杂质颗粒，容易造成电解液污染，使电解产品质量下降，很难一次电解达到99.995％纯度，一般采用两次电解除杂。本发明实现了采用高杂质粗铟一次电解生产4N5精铟的技术，提高了铟电解技术对原料的适用范围，使精铟生产电解技术上了一个台阶。
发明内容
本发明的目的是提供一种高杂质粗铟一次电解生产4N5精铟的方法，不仅适用于一般质量的粗铟原料，而且适用于高杂质粗铟(主要是高铅、高锡)原料电解，从而实现节约材料消耗、降低生产成本，减少生产周期，改进精铟电解工艺，提高生产效率及产品质量的效果。
采用的技术方案是：
高杂质粗铟一次电解生产4N5精铟的方法，包括下述工艺步骤：
1、制备粗铟阳极，粗铟阳极是以铟主品位≥95％高杂质粗铟为原料，经常规化学除铊、真空除镉后制成阳极，阳极板用5％稀盐酸刷洗，再用交换水洗净、控干平整，每块用滤纸包好装入阳极袋扎口下电解槽待电解。粗铟主要杂质范围：铅≤2.0％、锡≤1.6％、铊≤1.5％、镉≤1.5％、锌≤1.0％。
2、制备始极片阴极和导电带。
①始极片制备：取4N5精铟加热至160-200℃熔化打渣后，在泼片器上泼成0.5-1mm厚的薄片，再用有机玻璃刀切成200mm×580-600mm的长片，在460-480mm处装上导电棒制成，将制成的始极片阴极设置在电解槽内，异极间距为25-30mm；
②导电带制备：取4N5精铟泼成0.8-1.4mm薄片，切成条状，然后均匀铺在电解槽顶部的两侧，连接处用稀盐酸接紧，导电带两端分别与整流柜(已知市售产品)的正、负极端子连接；
3、根据工艺要求配制电解液。用4N5精铟泼成薄铟片，放入烧杯中加入硫酸缓慢溶解，溶解后的硫酸铟溶液含铟60-80g/l。用硫酸和交换水调制使液pH值达到2-2.5。加入NaCl使NaCl浓度为40-60g/1，再加入熬制好的明胶液使明胶浓度为0.2-0.3g/l，配制完的电解液用石英棒搅拌均匀后，按设定计量放入电解槽中；
4、根据电解技术条件通电电解，电解参数控制在电解温度为20-30℃，电流密度为15-25A/m2，槽电压为0.12-0.18V；
5、在对高杂质粗铟电解过程中，为了保证一次电解得到合格产品，采用电解液循环系统，在电解液循环过程中，对低位槽电解液进行冷却和净化处理，再经倒液泵至高位槽回到电解系统里。电解槽中电解液采用下进上出方式循环，电解液达到100％过滤、冷却并循环。电解槽每10槽为一组循环，每槽容积0.06-0.08m3，尺寸240mm×550-600mm×500mm，每10槽电解液流量0.6-1m3/小时，循环泵定时30-40分钟/次；
电解周期15-20天，一次电解产出4N5精铟。直产率≥50％。电解结束后将阴极板水洗，直接熔化后铸锭得到4N5成品精铟。
上述百分比为重量百分比。
上述导电棒由不锈钢棍外面卷一层铟片构成。
在上述电解工艺中，电解液可循环使用，电解开始后，电解液循环系统开启，自动控制每30-40分钟打液，循环过程中，在低位槽，对流入的电解液进行过滤和降温。高位槽(流入)→电解槽(溢出)→低位槽(过滤、冷却)→循环泵(定时)→高位槽。电解结束时循环系统关闭，待电解通电时再开启。
为保证电解正常进行，及时补充酸和水，及时检查接触点及导电情况，以防接触不良，造成极间槽压不均，而影响析出质量。电解后期注意防止阴阳极断裂等情况。阴极断裂，及时用精铟片修补，否则会使阴极电流密度增加而影响析出质量。阳极断裂，及时更换，防止阳极下沉使阳极泥进入电解液而造成产品沾污。根据电解周期15-20天，电解到期后断电，熔化后的阴极经铸锭，获得99.995％精铟产品。
本发明能实现对高杂质粗铟一次电解生产纯度为99.995％的精铟。
由于本发明采用4N5精铟制成的始极片作阴极，电解电流稳定，析出均匀，槽压更容易精确控制。另外，由于一次电解制得4N5精铟，减少中间环节，避免产品污染，大幅提高了精铟产品质量，降低生产成本。
具体实施方式
实施例1
高杂质粗铟一次电解生产4N5精铟的方法，包括下述工艺步骤：
1、用粗铟制成阳极，原料粗铟主要含杂质：Pb≤1.5％、Sn≤1.2％、Zn≤0.5％、Cd≤1.2％、Tl≤1.0％，铟主品位大于95％。将上述粗铟进行真空除镉，真空蒸馏温度800-820℃，时间12小时，真空度＜0.1Mpa，处理量50-60kg/炉。先除镉后再除铊，除铊温度230-250℃，时间50分钟/次，次数4次，NH4Cl∶In＝75∶1，ZnCl2∶NH4Cl＝3∶1。
将除镉除铊后的粗铟用5％稀盐酸刷洗后用交换水洗净制作阳极，阳极用滤纸包好后装在阳极袋内，设置在电解槽中。
2、用4N5精铟制成始极片阴极，始极片阴极为：200×580×0.5mm，始极片阴极设置在电解槽内，且与阳极相距28mm。
3、将电解液按设定数量装在电解槽内，电解液PH值为2.5，NaCl浓度为50g/l，明胶0.20-0.3g/l，铟60-80g/l。
4、一次电解：槽压0.12-0.15V，电解温度为20-30℃，电流密度15-20A/m2。每10槽电解液循环流量0.7-0.8m3/小时，电解周期15天，直产率为50％。
电解液槽外冷却循环使用。
按此条件操作电解，阴极铟熔化后取样经ICP-MS质谱仪检测杂质如下：Cu0.0005％、Pb0.0005％、Zn0.0004％、Cd0.0005％、Fe0.0005％、Tl0.0005％、Sn0.0007％、As0.0005％、Al0.0005％，杂质总和为0.0046％。
实施例2
高杂质粗铟一次电解生产4N5精铟的方法，包括下述工艺步骤：
1、用粗铟制成阳极，原料粗铟主要含杂：Pb≤1.0％，Sn≤0.8％，Zn≤0.1％，Cd≤0.8％，Tl≤0.8％，，铟主品大于97％。将上述粗铟用常规方法除镉除铊，真空除镉：真空蒸馏温度780-800℃，时间10小时，真空度＜0.1Mpa，处理量50-60kg/炉。先除镉后除铊。化学除铊温度230-250℃，时间50分钟/次，次数3次，NH4Cl∶In＝75∶1，ZnCl2∶NH4Cl＝3∶1。
将除镉除铊后的粗铟用5％稀盐酸刷洗后用交换水洗净制成阳极，装在阳极袋内，设置在电解槽内备用。
2、用4N5精铟制成始极片阴极，始极片阴极规格为200×600×1mm，将始极片设置在电解槽内，与阳极距离为30mm。
3、将配制的电解液(与实施例一相同)按设定计量放入电解槽内。
4、一次电解槽压0.15-0.18V，电解温度20-30℃，pH值2.0，NaCl浓度60g/l，明胶0.2-0.3g/l，电流密度20-25A/m2，铟60-80g/l。每槽电解液循环流量0.6-0.7m3/小时，电解周期15-20天，直产率≥55％。
按此条件操作电解后阴极熔化后取样经ICP-MS质普仪检测杂质如下：Cu0.0003％、Pb0.0005％、Zn0.0004％、Cd0.0005％、Fe0.0005％、Tl0.0005％、Sn0.0005％、As0.0004％、Al0.0005％，杂质总和为0.0041％。

Claims (1)

1.高杂质粗铟一次电解生产4N5精铟的方法，包括下述工艺步骤：
1)、制备粗铟阳极，粗铟阳极是以铟主品位≥95％高杂质粗铟为原料，经常规化学除铊、真空除镉后制成阳极，阳极板用5％稀盐酸刷洗，再用交换水洗净、控干平整，每块用滤纸包好装入阳极袋，扎口下电解槽待电解；粗铟主要杂质范围：铅≤2.0％、锡≤1.6％、铊≤1.5％、镉≤1.5％、锌≤1.0％；
2)、制备始极片阴极和导电带；
①始极片制备：取4N5精铟加热至160-200℃熔化打渣后，在泼片器上泼成0.5-1mm厚的薄片，再用有机玻璃刀切成200mm×580-600mm的长片，在460-480mm处装上导电棒制成，将制成的始极片阴极设置在电解槽内，异极间距为25-30mm；
②导电带制备：取4N5精铟泼成0.8-1.4mm薄片，切成条状，然后均匀铺在电解槽顶部的两侧，连接处用稀盐酸接紧，导电带两端分别与整流柜的正、负极端子连接；
3)、根据工艺要求配制电解液，用4N5精铟泼成薄铟片，放入烧杯中加入硫酸缓慢溶解，溶解后的硫酸铟溶液含铟60-80g/l；用硫酸和交换水调制使液pH值达到2-2.5；加入NaCl使NaCl浓度为40-60g/l，再加入熬制好的明胶液使明胶浓度为0.2-0.3g/l，配制完的电解液用石英棒搅拌均匀后，按设定计量放入电解槽中；
4)、根据电解技术条件通电电解，电解参数控制在电解温度为20-30℃，电流密度为15-25A/m2，槽电压为0.12-0.18V；
在对高杂质粗铟电解过程中，为了保证一次电解得到合格产品，采用电解液循环系统，在电解液循环过程中，对低位槽电解液进行冷却和净化处理，再经倒液泵至高位槽回到电解系统里；电解槽中电解液采用下进上出方式循环，电解液达到100％过滤、冷却并循环；电解槽每10槽为一组循环，每槽容积0.06-0.08m3，尺寸240mm×550-600mm×500mm，每10槽电解液流量0.6-1m3/小时，循环泵定时30-40分钟/次；
电解周期15-20天，一次电解出4N5精铟，直产率≥50％，电解结束后将阴极板水洗，直接熔化后铸锭得到4N5成品精铟；
上述百分比为重量百分比；
上述导电棒由不锈钢棍外面卷一层铟片构成。
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