CN104152670B - 一种铟锗提炼的前处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铟锗提炼的前处理工艺，包括熔融、雾化、后处理步骤，具体包括：将含铟、锗的物料置于熔融池中以1260℃下将物料熔融成液态物料并保持液态物料温度在1210~1260℃；将保持温度为1210~1260℃液态物料通过导管导入雾化室进行雾化得到固体粉末；将雾化的到的固体粉末经过分筛，通过筛网的物料装入容器并密封包装供后续焙烧、水洗、酸处理以及干燥煅烧的提炼使用；未通过筛网的物料返回熔融步骤循环。本发明方法安全可靠，物料颗粒度小，有利于湿法冶金浸出，物料中In、Ge回收效率高。本发明采用雾化法处理含铟、锗物料的细化的前处理工艺，不仅安全性好，物料缺失少而且易于加工处理。

Description

一种铟锗提炼的前处理工艺

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种铟锗提炼的前处理工艺。

背景技术

铟（In）和锗（Ge）是价值极高的稀贵金属，其中In在世界的储量稀少，在地壳中的含量与银相似，为1×10^-5，但产量仅为银的1%，迄今未发现单一的或以铟为主要成分的天然的铟矿床，目前有工业回收铟价值的矿物主要为闪锌矿。铟的全球储量约1.6～1.9万吨，中国储量1.3万吨，是全球第一大原生铟供应国。铟的供应主要分为原生铟和回收铟。用贵金属In和锡的氧化物In2O3制成的掺锡氧化铟（以下简称IOC）靶材，经磁控溅射工艺得到导电透明薄膜，国防上用于潜艇、坦克、航空及隐身材料；民用上用于平板电视、平板电脑、液晶显示器、手机显示器，以及在太阳能及各种功能玻璃等方面，其潜在应用还不断被发现。锗长时期以来没有被工业规模的开采。这并不是由于锗在地壳中的含量少，而是因为它是地壳中最分散的元素之一，含锗的矿石是很少的。现代工业生产的锗，主要来自铜、铅、锌冶炼的副产品。锗有着广泛的用途，在军事工业和红外光学、光导纤维、超导材料、催化剂、医药、半导体等方面的需求量与日俱增。高纯度的锗是半导体材料。可用于制各种晶体管、整流器及其他器件。锗的化合物用于制造荧光板及各种高折光率的玻璃。锗材用于辐射探测器及热电材料。高纯锗单晶具有高的折射系数，对红外线透明，不透过可见光和紫外线，可作专透红外光的锗窗、棱镜或透镜。锗和铌的化合物是超导材料。二氧化锗是聚合反应的催化剂，含二氧化锗的玻璃有较高的折射率和色散性能，可作广角照相机和显微镜镜头，四氯化锗还是新型光纤材料添加剂。

含In、Ge的物料是产生过程：

在锌火法冶炼的过程中，锌金属被蒸馏生成锌蒸汽，然后被锌液吸收生成粗锌金属块，在此过程中贵金属In和Ge被富集在粗锌金属中，粗锌在精蒸馏过程中，生成硬锌，硬锌富集了绝大部分的In和Ge，硬锌具有高熔点，比重大的特点，最初常作为初级锌卖掉，价格极其廉价。目前一般用中频炉或坩埚炉利用沸点不同，将低沸点的锌蒸发，剩余的物料就是含In、Ge的物料，它是玻璃体和锌、铁、铅、In、Ge合金的混合物。

含In、Ge的物料是火法冶炼过程中产生的，由于含有稀贵金属In和Ge，近几年由于In和Ge价格的涨价和利用价值的增强，才逐渐得到重视。目前含In、Ge的物料中In和Ge的提炼是用湿法冶金，湿法冶金最大的问题是将物料溶于酸液中，含In、Ge的物料由于存在大量玻璃体等物质，很难以较大体积溶于酸中，需要将其粉末细化。目前细化的工艺有两种，第一是球磨方法，球磨法一般加入水，物料中含有砷物质，遇水会会生成剧毒的砷化氢，由于设备不是密封的，极容易引起操作人员中毒身亡，具有较大的事故隐患。第二是雷蒙磨方法，在运转过程中会有粘性较大的含铅物料粘接在设备底部，致使设备温度过高，无法正常工作，必须停机降温，目前一般是水降温，在降温过程中，会产生剧毒的砷化氢，也会产生人员伤亡，同时球磨和雷蒙磨方法物料损耗大，贵金属In和Ge损失量大。因此，开发一种能解决上述问题的铟锗提炼前处理工艺是非常必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铟锗提炼的前处理工艺。

本发明的目的是这样实现的，包括熔融、雾化、后处理步骤，具体包括：

A、熔融：将含铟、锗的物料置于熔融池中以1260℃下将物料熔融成液态物料并保持液态物料温度在1210~1260℃；

B、雾化：将保持温度为1210~1260℃液态物料通过导管导入雾化室进行雾化得到固体粉末；

C、后处理：将雾化的到的固体粉末经过分筛，通过筛网的物料装入容器并密封包装供后续提炼使用；未通过筛网的物料返回熔融步骤循环。

本发明的优点：

1、此方法安全可靠。由于物料中含有砷元素及还原性强的金属存在，在球磨和雷蒙磨时还原性强的金属会将砷还原成砷金属，砷金属与水生成剧毒的砷化氢，对人体造成伤害，雾化法的设备工作时处于负压状态，高压氮气作为雾化介质，这样操作安全可靠。

2、雾化法制备的物料颗粒度小，有利于湿法冶金浸出。含In、Ge的物料物相结构成分复杂，含有玻璃体，轻金属Zn，重金属Pb、Fe等，含有稀贵金属In、Ge等，含In、Ge的物料的特点是硬度大，高熔点，粘性大，脆性大等。球磨和雷蒙磨处理时，物料的颗粒度较大，一般很难过80目，且物料颗粒大小不一致，而雾化法制备的物料颗粒度较小，100目-200目的物料占60%。

3、物料中In、Ge回收效率高。因为设备是密封的，几乎没有使用In、Ge的损失，球磨和雷蒙磨处理物料时，设备是敞开的，物料损失较大，In、Ge回收效率不高。

本发明采用雾化法处理含铟、锗物料的细化的前处理工艺，不仅安全性好，物料缺失少而且易于加工处理。

附图说明

图1为本发明工艺流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。

本发明所述铟锗提炼的前处理工艺，包括熔融、雾化、后处理步骤，具体包括：

A、熔融：将含铟、锗的物料置于熔融池中以1260℃下将物料熔融成液态物料并保持液态物料温度在1210~1260℃；

B、雾化：将保持温度为1210~1260℃液态物料通过导管导入雾化室进行雾化得到固体粉末；

C、后处理：将雾化的到的固体粉末经过分筛，通过筛网的物料装入容器并密封包装供后续提炼使用；未通过筛网的物料返回熔融步骤循环。

A步骤中所述的熔融温度为1260℃。

B步骤中所述的雾化是采用雾化室内通入压缩气体与液态物料混合后从喷嘴喷入沉淀池形成固态物料粉。

所述的压缩气体为氮气。

所述的压缩气体的压力为1.1~1.5MPa。

所述的压缩气体的压力为1.4MPa。

压缩气体的气流方向与液态物料的流向形成30~60°的夹角。

C步骤中所述的分筛是采用50~150目的筛网进行分筛。

所述的分筛是采用100目的筛网进行分筛。

本发明所述的铟锗提炼的前处理工艺，包括以下步骤：

熔化，固态的含In、Ge的物料至于熔化炉中加热熔融成液态；

导流，液态物料导入雾化室；

雾化，雾化室内通入高压力压缩氮气，将液态物料打成固体粉末；

分筛，粉末物料经筛网分筛；

收集，将通过筛网粉末物料收集；

回收，没有通过筛网的物料最为原料进行细化。

具体实施方式：

下边对本发明作进一步的详细说明：

本发明包括以下步骤：

1、熔融，含In、Ge的物料放置于熔融池内加热熔融成液态；熔融池内的加热温度含In、Ge的物料成分的不同而改变，在实施中，通过提高物料的过热温度，可以使液态物料的表面张力和粘度同时降低，从而有利于生成细物料；同时，为了防止物料被的锗氧化，最好在熔融池内处于负压状态。

2、导流，熔融的液态物料通过导管导入雾化室，为了使液态物料保持温度，降低其表面张力和粘度，最好将导管和雾化室温度均控制在该温度左右。熔融的液态物料的表面张力和粘度较小，有利于与气体充分混合，从而提高物料的均匀度和细度。

3、雾化，雾化室内通入压缩气体，其与液态物料混合后从喷嘴喷入沉淀池形成固态物料粉；作为优选，所述雾化室通入的压缩气体为氮气气体，且压缩气体的压力控制在1.1～1.5MPa为宜，压力达到1.4MPa为最佳；在实施过程中，为了提高雾化效果应将喷嘴进行预热，使液态物料在喷射前始终具有较低粘度和表面张力；同时，最好保证压缩气体的气流方向与液态物料的流向形成一定的夹角，从而使液态物料与气体交叉雾化，使液态物料雾化更加均匀、粒度更小，夹角的大小应在保证气体具有较快流速的基础上达到最好的雾化效果。

4、分筛，筛网安装在沉淀池底部，雾化的物料粉喷入沉淀池后冷凝成均匀的固体颗粒，颗粒在重力作用下向落向底部的筛网。在实施过程中，筛网应根据需要合理选用，本发明选择100目的筛网，可达到极高的成品率，符合酸浸的需求。

5、收集，颗粒状的物料经筛网分筛后，通过筛网的物料装入容器，并密封包装，供使用。

6、回收，没有通过筛网的物料，由于颗粒较大，可作为原料重新进行细化。

本发明采用以上步骤的雾化法，将物料熔融后与惰性气体混合，然后从喷嘴喷出形成雾化，该方法安全可靠，生产成本较低、操作简单，而且通过控制压缩气体压力、气体流速以及熔融温度，可使物料的颗粒度100目以下达到60%以上。

实施例1

称取1000g的含In、Ge的物料放置于熔融池内加热到1260℃熔融成液态，将保持温度为1260℃液态物料通过导管导入雾化室进行雾化，通入压力在1.2MPa的压缩氮气，得到固体粉末，将粉末分筛收集及回收。得到样品的目数如表1所示。对样品进行化学分析得到含In3.989%、含Ge5.991%，损失率为0.275%和0.1%，与传统的球磨和雷蒙磨方法In和Ge损失2%相比较而言，物料中In和Ge损失较少。将样品进行酸浸后提取In、Ge，与传统的球磨和雷蒙磨方法成本每吨物料降低2000元左右，原因是传统的球磨和雷蒙磨方法生产出物料粒度较大，在酸浸时，需要加入氧化剂帮助其溶化，成本大幅度提高。

表1样品在不同目数的质量及百分比

实施例2

称取1000g的含4%In、6%Ge的物料放置于熔融池内加热到1260℃熔融成液态，将保持温度为1240℃液态物料通过导管导入雾化室进行雾化，通入压力在1.4MPa的压缩氮气，得到固体粉末，将粉末分筛收集及回收。得到样品的目数如表2所示。对样品进行化学分析得到含In3.99%、含Ge5.992%，损失率为0.25%和0.133%，而传统的球磨和雷蒙磨方法In和Ge损失2%。雾化物料进行酸浸后提取In、Ge成本会降低。

表2样品在不同目数的质量及百分比

实施例3

称取1000g的含In、Ge的物料放置于熔融池内加热到1260℃熔融成液态，将保持温度为1250℃液态物料通过导管导入雾化室进行雾化，通入压力在1.5MPa的压缩氮气，得到固体粉末，将粉末分筛收集及回收。得到样品的目数如表3所示。对样品进行化学分析得到含In3.991%、含Ge5.992%，损失率为0.225%和0.133%，而传统的球磨和雷蒙磨方法In和Ge损失2%。雾化物料进行酸浸后提取In、Ge成本会降低。

表2样品在不同目数的质量及百分比

Claims (6)

1.一种铟锗提炼的前处理工艺，其特征在于包括熔融、雾化、后处理步骤，具体包括：

A、熔融：将含铟、锗的物料置于熔融池中以1260℃下将物料熔融成液态物料并保持液态物料温度在1210~1260℃；所述含铟、锗的物料是锌火法冶炼所制备硬锌以中频炉或坩埚炉蒸发锌后的剩余物料；

B、雾化：将保持温度为1210~1260℃液态物料通过导管导入雾化室，采用雾化室内通入压缩气体与液态物料混合后从喷嘴喷入沉淀池形成固态物料粉，压缩气体的压力为1.1~1.5MPa；

C、后处理：将雾化的到的固体粉末经过50~150目的筛网分筛，通过筛网的物料装入容器并密封包装供后续焙烧、水洗、酸处理以及干燥煅烧的提炼使用；未通过筛网的物料返回熔融步骤循环。

2.根据权利要求1所述铟锗提炼的前处理工艺，其特征在于A步骤中所述的熔融温度为1210~1260℃。

3.根据权利要求1所述的铟锗提炼的前处理工艺，其特征在于所述压缩气体为氮气。

4.根据权利要求1所述的铟锗提炼的前处理工艺，其特征在于所述压缩气体的压力为1.4MPa。

5.根据权利要求1所述的铟锗提炼的前处理工艺，其特征在于压缩气体的气流方向与液态物料的流向形成30~60°的夹角。

6.根据权利要求1所述的铟锗提炼的前处理工艺，其特征在于所述分筛是采用100目的筛网进行分筛。