從濕法煉鋅渣中回收鋅和銦試驗研究

劉一寧，劉文德，彭 瑛，劉建華，肖 利

（1．鉛鋅聯(lián)合冶金湖南省重點實驗室，湖南 株洲 412004；2．株洲冶煉集團(tuán)股份有限公司，湖南 株洲 412004；3．湖南工業(yè)大學(xué) 冶金工程學(xué)院，湖南 株洲 412007）

銦大都伴生在鋅、鉛、錫等有色金屬礦物中，因此，銦主要從冶煉渣中提?。?-4］。云南省文山州馬關(guān)鐵閃鋅礦經(jīng)高溫焙燒后，焙砂中鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)為18%～25%，鋅質(zhì)量分?jǐn)?shù)為45%～54%，銦質(zhì)量分?jǐn)?shù)為300～500g／t。焙砂中鐵酸鋅較多，可溶性鋅較少［5］，采用常規(guī)工藝回收鋅時，鋅回收率較低。研究了采用反酸浸出法從鋅焙砂中浸出鋅，然后對鋅浸出渣進(jìn)行揮發(fā)和浸出，再用溶劑萃取法回收銦。

1 試驗材料

試驗所用鋅焙砂為鐵閃鋅礦在2種焙燒制度下焙燒得到的鋅焙砂（焙砂A與焙砂B），化學(xué)成分見表1，其中鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)均較高。焙砂中，w（Cu）∶w（Cd）≈10∶1，比常見高鐵鋅焙砂（w（Cu）∶w（Cd）≈1∶3）的高。

表1 鋅焙砂化學(xué)成分 %

2 試驗結(jié)果與討論

2．1 常規(guī)中浸

常規(guī)中浸是先將焙砂中大部分的鋅溶解，而反酸中浸是使Fe2O3等不參與反應(yīng)，直接進(jìn)入渣中［6-7］。

鋅焙砂浸出所用浸出劑為廢電解液的循環(huán)液，其硫酸質(zhì)量濃度約為180g／L。加適量雙氧水作氧化劑（添加量根據(jù)亞鐵離子濃度計算）。液固體積質(zhì)量比為4∶1，攪拌，控制浸出終點體系pH為5．0～5．2。浸出后加入一定量絮凝劑使渣相充分凝結(jié)，靜置10min后過濾，分析濾液中鋅、鐵質(zhì)量濃度，計算鋅、鐵浸出率。試驗結(jié)果見表2?？梢钥闯觯轰\浸出率較低，在63%～68%之間；而渣率較高，達(dá)60%～79%。這是因為焙砂中鐵質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，常規(guī)中浸時，鐵易生成氫氧化鐵膠體，使過濾較為困難，濾渣中水和鋅含量偏高，致使鋅回收率較低［8］。

表2 鋅焙砂常規(guī)中浸試驗結(jié)果

2．2 反酸中浸

根據(jù)焙砂特點，選擇反酸中浸工藝浸出鋅。一定溫度下，邊加酸邊加焙砂，同時控制體系pH，浸出后再攪拌1h。

2．2．1 浸出溫度對鋅浸出率的影響

向攪拌器中加入焙砂A，同時加入浸出劑，控制液固體積質(zhì)量比為4∶1，體系pH＝3，浸出時間為2h。溫度對鋅浸出率的影響試驗結(jié)果如圖1所示。可以看出，隨溫度升高，鋅浸出率提高，但升溫至80℃以后，鋅浸出率變化不大。

圖1 浸出溫度對鋅浸出率影響

2．2．2 體系pH對鋅浸出率的影響

在80℃下對焙砂A進(jìn)行反酸浸出，控制液固體積質(zhì)量比為4∶1，浸出時間為2h?？疾祗w系pH對鋅浸出率的影響，試驗結(jié)果如圖2所示。

圖2 體系pH對鋅浸出率影響

從圖2看出，體系pH對鋅浸出率影響較大，隨pH增大，鋅浸出率降低。

2．2．3 浸出時間對鋅浸出率的影響

對焙砂A進(jìn)行不同時間反酸浸出，控制體系pH＝3，浸出時間在0．25～3．25h之間，浸出后再攪拌1h?？偨鰰r間對鋅浸出率的影響試驗結(jié)果如圖3所示?？梢钥闯觯嚎偨鰰r間為1．5h時，鋅浸出率接近80%；繼續(xù)延長浸出時間到3 h，鋅浸出率僅稍有提高。

圖3 浸出時間對鋅浸出率的影響

2．2．4 反酸中浸優(yōu)化條件試驗

根據(jù)上述試驗結(jié)果，控制中浸溫度為80℃左右，焙砂粒度為-200目，體系pH大于3．0，浸出終點pH為4．8～5．1，浸出1h后再攪拌浸出1h（總浸出時間為2h）。試驗結(jié)果見表3?？梢钥闯觯嚎刂企w系pH可使Fe2O3不參與反應(yīng)，因而不會形成膠體；鋅浸出率可達(dá)80%左右，與常規(guī)中浸相比有較大幅度提高；浸出渣中鋅質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低至19%～21%，且渣液分離效果好，礦漿壓濾速度快。

表3 鋅焙砂反酸中浸綜合試驗結(jié)果

2．3 濾液凈化

焙砂A反酸中浸液分析結(jié)果見表4。其中，銅、鎘、鈷會影響后續(xù)的鋅電積，必須去除［9］。試驗采用3段凈化工藝：第1段除銅，第2段除鎘，第3段高溫除鈷。凈化后的溶液送電積鋅。

試驗條件及結(jié)果見表5。

表4 焙砂A反酸中浸液成分 g／L

表5 3段凈化試驗條件及結(jié)果

2．4 中浸渣揮發(fā)和二次中浸

將鋅浸出渣在韋氏爐里于一氧化碳?xì)夥罩屑訜嶂? 100～1 250℃，揮發(fā)出鋅、鉛、銦、鍺、銅、鎘等有價金屬。揮發(fā)出的有價金屬隨煙氣一起進(jìn)入氧化室被氧化成金屬氧化物并收集在收塵器中。鐵富集在爐渣中。試驗結(jié)果見表6。

表6 中浸渣揮發(fā)試驗結(jié)果

2．5 銦的萃取與反萃取

對煙塵進(jìn)行反酸浸出和壓濾，然后以P204為萃取劑，煤油為稀釋劑，萃取分離銦。P204對銦有較高的萃取性能，而對鐵的萃取率很低，可實現(xiàn)二者的分離［10］。常溫常壓下，用P204從二次濾液中萃取銦，以6mol／L HCl溶液反萃取銦，含銦反萃取液用鋅片置換得到海綿銦［11］，海綿銦壓團(tuán)熔鑄得98%以上的粗銦。

銦萃余液組成見表7。萃余液中，硫酸、鋅離子質(zhì)量濃度較高，需加以回收；夾帶的P204質(zhì)量濃度也較高，采用空氣脫油塔去除。脫除P204試驗結(jié)果見表8。

表7 銦萃余液成分 g／L

表8 空氣脫油塔脫除P204試驗結(jié)果

從表8看出，除油后，萃余液中P204質(zhì)量濃度在7mg／L以下。銦萃余液只占整個上清液的5%，上清液中P204質(zhì)量濃度在0．35g／L以下，不影響鋅電解生產(chǎn)［7］。

3 試驗工藝流程

試驗采用的工藝流程如圖4所示。

圖4 從高鐵鋅焙砂中綜合回收鋅、銦工藝流程

4 結(jié)論

1）對高鐵鋅焙砂采用反酸中浸，3段上清液凈化，韋氏爐揮發(fā)、萃余液置換銦工藝可回收鋅、銦，鋅、銦總回收率分別達(dá)92%和86%。該工藝在技術(shù)上是可行的，可形成閉路循環(huán)，對環(huán)境無污染。

2）反酸中浸適宜條件：中浸溫度為80℃左右，始終保持體系pH＞3．0，浸出終點pH為4．8～5．1，總浸出時間為2h。

3）采用3段凈化工藝，在不同溫度下可去除上清液中的Cu、Co、Cd、Ni等雜質(zhì)。

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