鹽酸體系中銦的濕法冶金及萃取

? ? 為有效利用硫化鋅精礦中的銦資源,避免鐵渣堆存對生態(tài)環(huán)境的污染,并簡化現(xiàn)有鐵礬渣提銦流程,提高銦的直收率,消除低濃度SO2煙氣排放危害,本論文提出了鹽酸體系中銦的濕法冶金及萃取。首先對鹽酸體系中銦鋅提取、鐵黃制備以及鐵礬渣堿分解等過程進行了系統(tǒng)而深入的理論分析,詳細闡明其熱力學原理和動力學規(guī)律。采用雙平衡法詳細討論了Zn（Ⅱ）-Fe（Ⅲ）-NH3-CO32--C1-H2O體系鐵酸鋅前驅體共沉淀過程中,[Zn]T、[Fe]T、[NH3]T、[CO32-]T、pH之間的平衡關系,確定了Zn2+、Fe3+離子共沉淀的pH范圍為6.3

????在理論分析的基礎上,對煉鋅渣的熱酸浸出、浸出液還原與凈化、TBP萃取銦鋅等過程進行了工藝研究。結果表明,在溫度90℃、時間2h～4h、MHC1/MTheory=1.5～2.5、液固比L/S-（3～5）:1的條件下,煉鋅渣中Zn、Fe、In的浸出率均達95%以上。向熱酸浸出液中加入磁黃鐵礦或硫化鋅精礦進行還原浸出。

????以磁黃鐵礦為還原劑時,在Wpyrrhotite/WTheory=1.4、溫度90℃、時間2h、磁黃鐵礦粒度為0.088mm～0.106mm的優(yōu)化條件下,Fe3+的還原率高達96.30%,As3+、Sb3+脫除率分別為67.7%和24.77%;采用硫化鋅精礦為還原劑時,在溫度90℃、時間3h、硫化鋅精礦粒度45μm、WZnS/WTheory=1.1的條件下,Fe3+平均還原率為96.62%,Zn、Fe、In平均浸出率分別為93.89%,94.46%和97.89%。在溫度50℃、時間25min、鐵粉用量為1.6倍理論量的條件下添加鐵粉置換除雜,Cu2+、Pb2+、Cd2+的脫除率分別為99.90%、32%和17%,In的損失率<1%。所得凈化液在水相酸度1.5mol·L-1、有機相組成70%TBP+30%磺化煤油、相比O/A=1.5:1、室溫、振蕩及靜置時間均為10min、3級逆流萃取的條件下同時萃取銦鋅,In、Zn、Sn的萃取率均>99%,Fe2+萃取率<1%,由此實現(xiàn)Fe與Zn、In的有效分離。

????在相比O:A=3:1、3級逆流反萃、室溫、振蕩及靜置時間均為5min的條件下,純水反萃負載有機相,In、Zn反萃率分別為99%和60%-90%,而Sn的反萃率則<3%。常溫下鋅板置換反萃液中In3+可產出海綿銦和純ZnCl2溶液,銦置換率>99%。以凈化后的FeCl2萃余液為原料,加入2mol·L-1NH4HCO3溶液中和沉淀制取Fe（OH）2+FeC03懸浮液,再通入空氣氧化反應產出鐵黃。整個氧化過程遵循“溶解電離.氧化沉淀”反應機制,分為晶核形成和晶體生長兩個階段,均為相界面的氧化反應控制,其活化能分別為127.26kJ·mol-1和237.86kJ·mol-1。氧化溫度、空氣流量和體系初始pH值均對氧化速率有顯著影響。所得的氧化鐵產物均為晶型規(guī)整的針形或紡錘形α-FeOOH晶粒聚集成的圓球。FeCl2萃余液經H2O2氧化后,在有機相組成80%TBP+20%磺化煤油、水相酸度3.5mol·L-1、相比O/A=3:1、相接觸時間5min、室溫的工藝條件下單級萃鐵,平均萃鐵率達99.69%;再在相比O/A=1.5:1、相接觸時間3min、三級逆流反萃、室溫的條件下純水反萃,鐵的平均反萃率為97.3%。所得純FeCl3純溶液與ZnCl2按nZn:nFe=1:2混合均勻,總金屬離子濃度為0.3mol·L-1,加入0.5mol·L-1的NH4HCO3溶液作為沉淀劑,采用化學共沉淀法在溫度50℃、M（NH4HCO3）:MTheory=1.2:1、攪拌速度600r·min-1～850r·min-1、添加劑為十六烷基三甲基溴化銨的工藝條件下制備鐵酸鋅前驅體。Zn2+、Fe3+離子基本按理論配比均勻沉淀,兩者的液計平均沉淀率分別為Zn99.83%和Fe 99.92%。所得前驅體為單一、分散的球形粒子,平均粒徑為100nm～120nm,鋅鐵摩爾比為nZn:nFe=0.999:2。

??????根據熱重-差熱分析結果,在500℃～700℃溫度下煅燒前驅體,得到晶型規(guī)整、形貌單一、粒徑分布窄的鐵酸鋅粉體。但煅燒溫度的上升加劇了粉體的團聚,煅燒溫度為500℃,所得鐵酸鋅粉體平均粒徑為150nm左右。提出了“NaOH分解-鹽酸還原浸出-TBP萃取銦鋅”的含銦鐵礬渣濕法處理流程。在NaOH體系中分解鐵礬渣,產出Na2SO4溶液和含In、Zn鐵渣。前者經凈化除雜、濃縮結晶回收芒硝后返回分解工序;后者則納入鹽酸體系選擇性浸出和TBP萃取In、Zn,浸出渣經磁選富集后作為煉鐵原料。

??????對鐵礬渣堿分解和分解渣HCl浸出進行了工藝研究,結果表明,在WNaoH:W鐵礬渣=0.3814:1、溫度60℃、液固比2:1、時間2h的條件下,鐵礬渣分解率高達98.03%,As的浸出率為83.36%,In、Cu、Pb、Cd、Ag、Zn、Sb、Sn等雜質絕大部留于分解渣。DSC-TGA熱分析和XRD衍射分析結果表明,鐵礬渣堿分解過程中,鐵主要以Fe3O4形式入渣。分解渣中Fe、In、Zn的含量分別為38.81%、0.23%和12.89%,采用HCl在溫度40℃、液固比7:1、反應時間2h、MHcl/MTheory=1.8的條件下浸出,In、Zn、Cu、Cd、As、Sn、Sb、Pb、Ag的渣計浸出率分別為98.26%、99.35%、98.79%、98.93%、76.27%、68.50%、80.12%、64.82%和60.80%。分解渣中89.25%的Fe留于浸出渣中,浸出渣Fe含量高達52.48%,經磁選富集和除雜后可作為煉鐵原料。

鹽酸體系中煉鋅廢渣濕法提取銦、鋅及制備鐵黃、鐵酸鋅新工藝實現(xiàn)了鐵渣和低濃???SO2煙氣的零排放,In和Zn的直收率大幅提高。原料中的鐵可以鐵黃、鐵酸鋅、鐵紅、鐵精礦等多種形式得到有效利用,消除了鐵渣排放對生態(tài)環(huán)境的污染。本工藝可有效處理傳統(tǒng)濕法煉鋅提銦流程產出的含銦、鋅的浸出渣和鐵礬渣,對我國儲量豐富的高鐵銦閃鋅礦資源的開發(fā)利用也具有重要意義。

聲明：

1、本文系本網編輯轉載，并不代表本網站贊同其觀點及對其真實性進行負責、考證。

2、如本文涉及其作品內容、版權和其它問題，請在30日內與本網聯(lián)系，我們將在第一時間進行相應處理！

?