CN103173625B

CN103173625B - 一种氧化锌烟尘高效浸出铟的方法

Info

Publication number: CN103173625B
Application number: CN201310137674.1A
Authority: CN
Inventors: 吴江华; 宁顺明; 佘宗华; 蒙在吉; 邢学永; 封志敏; 赵强; 万洪强; 王文娟
Original assignee: Changsha Research Institute of Mining and Metallurgy Co Ltd
Current assignee: Changsha Research Institute of Mining and Metallurgy Co Ltd
Priority date: 2013-04-19
Filing date: 2013-04-19
Publication date: 2014-12-10
Anticipated expiration: 2033-04-19
Also published as: CN103173625A

Abstract

本发明公开了一种氧化锌烟尘高效浸出铟的方法，包括以下步骤：（1）中性浸出：将氧化锌烟尘与硫酸溶液混合进行浸出反应，得中浸液和中浸渣；（2）低温低酸浸出：将中浸渣与硫酸溶液进行浸出反应，得低酸浸出液和低酸浸出渣；（3）高温强化浸出：将低酸浸出渣与浓硫酸和氧化剂共混后进行拌酸熟化，辅以机械搅拌，拌酸熟化完成后再向反应产物中加入水进行恒温浸出，得到强化浸出液和强化浸出渣，将强化浸出液返回至步骤（2）中，强化浸出渣用以回收铅。本发明的方法工艺流程简单、操作方便、铟浸出率高、能耗低、设备投资少、且对环境友好。

Description

一种氧化锌烟尘高效浸出铟的方法

技术领域

本发明涉及有色冶金领域中的湿法冶金过程，具体涉及一种采用中性浸出—低温低酸浸出—高温强化浸出法从锌的湿法冶炼系统产生的氧化锌烟尘中高效浸出铟的过程。

背景技术

目前，从锌冶炼系统产生的回转窑挥发氧化锌烟尘中提取铟的方法主要为多段浸出法，包括中浸—两段酸浸法、中浸—低酸浸—高酸浸出法、中浸—酸浸—熟化—水浸法、加压氧化浸出法等。

中浸—两段酸浸法是将含铟氧化锌先进行中性浸出，使铟在中浸渣中得以富集，然后中浸渣经酸性浸出使铟进入溶液，一次酸浸渣再经二次酸性浸出，所得二次酸浸液并入一次酸性浸出环节，使铟最终在酸浸液中富集到10g·L^-1左右，产出的二次酸浸渣则返回铅冶炼。该方法操作简便、生产成本低，但是工艺流程长、铟的浸出率不高（可参见CN102321815A号中国专利文献）。

中浸—低酸浸—高酸浸出法是采用三段浸出工艺处理氧化锌，首先经硫酸中浸分离锌，然后中浸渣经硫酸低酸浸出处理，所得低浸渣再引入氧化剂进行高温高酸浸出，所得高酸浸出液通过加氧化锌或锌焙砂进行预中和处理后与低酸浸出液一起送至后续提铟，高酸浸出渣则送至铅冶炼系统回收铅。该方法采用间歇式进料虽然避免了铁的大量溶出，但是多段浸出操作降低了渣中的含锌率，且工艺流程过长，该工艺流程中铟的浸出率只提高到了70%～80%（可参见CN101104884A号中国专利文献）。

中浸—酸浸—熟化—水浸法是将氧化锌烟尘先经中性浸出，使大部分锌进入溶液并返回锌冶炼流程，铟则在中浸渣中富集，然后中浸渣经低酸浸出，浸出液用于后期萃取提铟，浸出渣用于进行浓酸熟化处理，最后再水溶浸出，所得浸出液返回低酸浸出段，浸出渣则送铅冶炼。该方法强化了铟的浸出，但是硫酸耗量大、能耗高、工作周期长（可参见谢美求，《从还原挥发氧化锌烟尘中提锌、铟工艺研究》[J]，矿冶工程，2008，28(2)：63-65）。

加压氧化浸出法是采用加压氧化法处理含铟氧化锌物料，强化铟、锌物料与工业硫酸之间的反应，能显著提高铟锌的浸出率。但是该方法的工艺条件对设备要求较高，工业应用有一定的困难（可参见韦岩松等，《加压氧化对锌渣氧粉中铟和锌浸出的影响》[J]，金属矿山，2010，407(5)：183-186）。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种工艺流程简单、操作方便、铟浸出率高、能耗低、设备投资少、且对环境友好的氧化锌烟尘高效浸出铟的方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是一种氧化锌烟尘高效浸出铟的方法，其主要技术路线是：氧化锌烟尘首先通过中性浸出使烟尘中大部分锌转入中浸液并送锌冶炼系统，铟则在中浸渣中得到富集；然后中浸渣通过低温低酸浸出使大部分铟转入低酸浸出液，低酸浸出渣则进入高温强化浸出段；在高温强化浸出段，低酸浸出渣与浓硫酸和氧化剂一起混合后进行高温强化浸出，并辅之以机械搅拌，然后加适量水继续浸出，所得强化浸出液返回低温低酸浸出段，所得强化浸出渣则送铅冶炼系统。在此技术方案中，铟在低酸浸出液中得到富集，铟的浸出率可达92%以上。

本发明的一种氧化锌烟尘高效浸出铟的方法，具体包括以下步骤：

（1）中性浸出：将氧化锌烟尘与硫酸溶液（可以为含硫酸的锌废电解液，锌废电解液中硫酸浓度通常为80～130g·L^-1）混合，每克氧化锌烟尘加入4～8mL的硫酸溶液，即4～8∶1（mL·g^-1）的液固比，将所得混合液在20～80℃的温度下进行10～60min的浸出反应，控制浸出反应终点的pH值为4.8～5.2，浸出完成后，经固液分离得到中浸液和中浸渣，将所得中浸液送至锌冶炼系统以回收锌，所得中浸渣进入步骤（2）的工序；该环节的主要目的是初步分离锌，使以氧化锌、硫化锌等形式存在的锌溶解进入溶液，其他有价金属基本入渣，经固液分离后实现了锌的初步分离。

（2）低温低酸浸出：将步骤（1）中所得中浸渣与硫酸溶液按照5～10∶1（mL·g^-1）的液固比混合，然后将所得物在30～60℃的温度下进行30～200min的浸出反应，浸出完成后，经固液分离得到低酸浸出液和低酸浸出渣，所得低酸浸出液用于后续提铟，所得低酸浸出渣进入步骤（3）的工序；该环节主要针对中性浸出所生成的氢氧化铟，使其溶解进入溶液。

（3）高温强化浸出：该工艺包括两个阶段：

一是辅以机械搅拌的拌酸熟化阶段，将步骤（2）中所得低酸浸出渣与浓硫酸和氧化剂一起混合后进行拌酸熟化，过程中辅以机械搅拌操作，拌酸熟化的反应温度为50～100℃，反应时间为30～90min；在该环节中，一方面利用浓硫酸和氧化剂的强氧化作用，通过拌酸熟化的手段，使渣中呈低价态的铟氧化成为高价态，同时拌酸熟化将不定型的硅酸盐转化成为晶型二氧化硅，从而抑制了硅的溶出，降低了浸出液中杂质含量；另一方面是利用机械搅拌的作用，破坏砷酸铟、含铟铁酸锌等含铟矿物的表面结构，增大其化学反应活性，促使铟矿物的酸溶反应，同时机械搅拌还能阻止生成的硫酸铅对含铟矿物的包裹，有利于含铟矿物与硫酸和氧化剂的接触，强化了铟的氧化反应。

二是水溶浸出阶段，拌酸熟化结束后向所得产物中加入适量水，控制液固比为5～10∶1（mL·g^-1），然后在50～100℃下进行恒温水溶浸出，浸出过程中持续机械搅拌，浸出时间为60～180min，浸出结束后，经固液分离得到强化浸出液和强化浸出渣，将所得强化浸出液返回至步骤（2）中进行低温低酸浸出，所得强化浸出渣送至铅冶炼系统以回收铅。

上述的方法中，步骤（2）所述的中浸渣与硫酸溶液混合后所得物中的初始硫酸浓度优选30～80g·L^-1，浸出反应结束时，所得低酸浸出液中终点硫酸浓度一般为10～30g·L^-1。

上述的方法中，步骤（3）所述浓硫酸用量优选氧化锌烟尘质量的10%～40%，所述氧化剂用量优选氧化锌烟尘质量的1%～5%。

上述的方法中，所述氧化剂优选双氧水、高锰酸钾、二氧化锰中的一种或几种的混合物。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

（1）本发明方法采用中性浸出使氧化锌烟尘中的大部分锌进入溶液并返回锌冶炼系统以回收锌，实现了锌铟的初步分离。

（2）本发明中低温低酸浸出段主要进行氢氧化铟等高价态铟的浸出，降低了浸出液的始酸酸度和浸出温度，减少了过程能耗。

（3）本发明中高温强化浸出段引入辅以机械搅拌的拌酸熟化操作，利用浓硫酸和氧化剂的作用将低价态的铟氧化成高价态，同时辅以机械搅拌破坏难溶铟的表面结构，强化了铟的溶出，大大提高铟的浸出率。

（4）本发明的方法不产生废渣、废气，无废水排放，对环境友好。

（5）本发明方法的工艺流程简单，操作方便，所用材料均为普通工业材料，耗量少，降低了生产成本。

综上所述，本发明具有铟浸出率高、操作简单、设备投资少、生产成本低、对环境友好等优点，适宜于工业推广应用。

附图说明

图1为本发明的氧化锌烟尘高效浸出铟的方法的工艺流程图。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

一种如图1所示的本发明的氧化锌烟尘高效浸出铟的方法，包括以下步骤：

（1）中性浸出：将氧化锌烟尘与硫酸溶液按照4～8∶1（mL·g^-1）的液固比混合，所得混合液的初始硫酸浓度为80～120g·L^-1，将混合液在20～80℃的温度下进行10～60min的浸出反应，控制浸出反应终点的pH值为4.8～5.2，浸出结束后，经固液分离得到中浸液和中浸渣，将所得中浸液返锌冶炼净化除杂工序以回收锌，所得中浸渣则进入步骤（2）的工序；

（2）低温低酸浸出：将步骤（1）中所得中浸渣与硫酸溶液按照5～10∶1（mL·g^-1）的液固比混合，控制初始硫酸浓度为30～80g·L^-1，将所得物在30～60℃的温度下进行30～200min的浸出反应，浸出结束时，终点硫酸浓度为10～30g·L^-1，经固液分离得到低酸浸出液和低酸浸出渣，所得低酸浸出液用于后续提铟，所得低酸浸出渣进入步骤（3）的工序；

（3）高温强化浸出：将步骤（2）中所得低酸浸出渣与占氧化锌烟尘质量10%～40%的浓硫酸和占氧化锌烟尘质量1%～5%的氧化剂（双氧水、高锰酸钾、二氧化锰中的一种或几种的混合物）共混后进行辅以机械搅拌的拌酸熟化处理使其反应，反应温度为50～100℃，反应时间为30～90min，反应完成后向反应生成物中加入水，控制液固比为5～10∶1（mL·g^-1），然后在50～100℃下进行恒温水溶浸出，浸出过程中持续机械搅拌，浸出时间为60～180min，浸出结束后，经固液分离得到强化浸出液和强化浸出渣，将所得强化浸出液返回至步骤（2）中，所得强化浸出渣送至铅冶炼系统以回收铅。

（4）氧化锌烟尘中的铟，最终在低温低酸浸出液中得到富集，后续经初步净化后采用溶剂萃取法从溶液中提取回收铟。

本发明的方法使铟在低酸浸出液中得到富集，铟的浸出率可达92%以上（按渣计）。

实施例1：

一种本发明的氧化锌烟尘高效浸出铟的方法，如图1所示，包括以下步骤：

（1）中性浸出：将50g含铟氧化锌烟尘（其中Zn 50.57%，In 0.044%，Cd 0.67%，Pb 17.48%，Fe 1.34%）与100g·L^-1的硫酸溶液按照6∶1（mL·g^-1）的液固比混合，将混合液在50℃的温度下进行30min的中性浸出，浸出结束后，经固液分离得到中浸液和中浸渣，其中，中浸液为285ml，pH=5.2，Zn浓度为64.58g·L^-1，In浓度为1.13mg·L^-1。将所得中浸液送锌冶炼净化除杂工序以回收锌，所得中浸渣则进入步骤（2）的工序。

（2）低温低酸浸出：将步骤（1）中所得中浸渣与硫酸溶液按照8∶1（mL·g^-1）的液固比混合，控制初始硫酸浓度为50g·L^-1，将所得物在40℃的温度下进行60min的浸出反应，浸出结束时，经固液分离得到低酸浸出液和低酸浸出渣，低酸浸出液中终点硫酸浓度为21.36g·L^-1，Zn为16.91g·L^-1，In为32.5mg·L^-1，所得低酸浸出液用于后续提铟，所得低酸浸出渣进入步骤（3）的工序。

（3）高温强化浸出：将步骤（2）中所得低酸浸出渣与10ml工业硫酸和2g二氧化锰共混后进行机械搅拌使其反应，反应温度为90℃，反应时间为60min，反应完成后加入140ml水于90℃下进行恒温水溶浸出，浸出过程中持续机械搅拌，浸出时间为120min，浸出结束后，经固液分离得到强化浸出液和强化浸出渣，强化浸出液中H₂SO₄为101.5g·L^-1，Zn为5.78g·L^-1，In为65.5mg·L^-1，将所得强化浸出液返回至步骤（2）中，所得强化浸出渣送至铅冶炼系统以回收铅。

经计算，氧化锌烟尘中铟的浸出率92.07%。

实施例2：

（1）中性浸出：将200g含铟氧化锌烟尘（其中Zn 52.64%，In 0.067%，Cd 3.24%，Pb 15.21%，Fe 2.09%）与120g·L^-1硫酸溶液按照4∶1（mL·g^-1）的液固比混合，将混合液在30℃的温度下进行60min的中性浸出，浸出结束后，经固液分离得到中浸液和中浸渣，中浸液的pH=5.0，Zn浓度为105.3g·L^-1，In浓度为0.8mg·L^-1。将所得中浸液送锌冶炼净化除杂工序以回收锌，所得中浸渣则进入步骤（2）的工序。

（2）低温低酸浸出：将步骤（1）中所得中浸渣与硫酸溶液按照7∶1（mL·g^-1）的液固比混合，控制初始硫酸浓度为60g·L^-1，将所得物在60℃的温度下进行90min的浸出反应，浸出结束时，经固液分离得到低酸浸出液和低酸浸出渣，低酸浸出液中终点硫酸浓度为19.82g·L^-1，Zn为16.5g·L^-1，In为69.8mg·L^-1，所得低酸浸出液用于后续提铟，所得低酸浸出渣进入步骤（3）的工序。

（3）高温强化浸出：将步骤（2）中所得低酸浸出渣与50ml工业硫酸和6g二氧化锰共混后进行机械搅拌使其反应，反应温度为85℃，反应时间为75min，反应完成后加入350ml水于85℃下进行恒温水溶浸出，浸出过程中持续机械搅拌，浸出时间为150min，浸出结束后，经固液分离得到强化浸出液和强化浸出渣，强化浸出液中H₂SO₄为108.3g·L^-1，Zn为9.2g·L^-1，In为107.4mg·L^-1，将所得强化浸出液返回至步骤（2）中，所得强化浸出渣送至铅冶炼系统以回收铅。

经计算可知，氧化锌烟尘中铟的浸出率为93.2%。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种氧化锌烟尘高效浸出铟的方法，包括以下步骤：

（1）中性浸出：将氧化锌烟尘与硫酸溶液混合，每克氧化锌烟尘加入4～8mL的硫酸溶液，将所得混合液在20～80℃的温度下进行10～60min的浸出反应，控制浸出反应终点的pH值为4.8～5.2，浸出完成后，经固液分离得到中浸液和中浸渣，将所得中浸液送至锌冶炼系统以回收锌，所得中浸渣进入步骤（2）的工序；

（2）低温低酸浸出：将步骤（1）中所得中浸渣与硫酸溶液混合，每克中浸渣加入5～10mL的硫酸溶液，然后将所得物在30～60℃的温度下进行30～200min的浸出反应，浸出完成后，经固液分离得到低酸浸出液和低酸浸出渣，所得低酸浸出液用于后续提铟，所得低酸浸出渣进入步骤（3）的工序；

（3）高温强化浸出：将步骤（2）中所得低酸浸出渣与浓硫酸和氧化剂共混后进行拌酸熟化，过程中辅以机械搅拌操作，拌酸熟化的反应温度为50～100℃，反应时间为30～90min，拌酸熟化完成后再向反应产物中加入水，每克反应产物加水5～10mL，然后在50～100℃下进行恒温浸出，浸出时间为60～180min，浸出结束后，经固液分离得到强化浸出液和强化浸出渣，将所得强化浸出液返回至步骤（2）中进行低温低酸浸出，所得强化浸出渣送至铅冶炼系统以回收铅；

所述步骤（2）中，中浸渣与硫酸溶液混合后所得物中的初始硫酸浓度为30～80g·L^-1；

所述步骤（3）中，所述浓硫酸用量为氧化锌烟尘质量的10%～40%，所述氧化剂用量为氧化锌烟尘质量的1%～5%。

2.根据权利要求1所述的氧化锌烟尘高效浸出铟的方法，其特征在于，所述氧化剂为双氧水、高锰酸钾、二氧化锰中的一种或几种的混合物。