專(zhuān)利名稱(chēng)：機(jī)械活化二段濕法從鋅渣氧粉中浸出回收銦的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及了一種用機(jī)械活化二段濕法從鋅渣氧粉中浸出回收銦的方法。
背景技術(shù)：
作為一種稀散金屬，銦在地殼中的含量非常低，無(wú)獨(dú)立可供開(kāi)采的礦床，主要伴生于其他金屬礦物中，以副產(chǎn)品形式產(chǎn)出，一直被作為其他礦床的伴生組成進(jìn)行資源綜合利用。在中國(guó)僅與鉛鋅礦床共生銦，廣西儲(chǔ)量占全國(guó)的55%，廣西是世界著名的銦都。
銦生產(chǎn)主要分為原生銦和回收銦。中國(guó)、韓國(guó)、加拿大主要生產(chǎn)原生銦，再生銦主要產(chǎn)自韓國(guó)和中國(guó)臺(tái)灣等地對(duì)廢棄ITO靶材等物料的回收。全球銦消耗量在快速增長(zhǎng)。 1991年全球銦消耗量?jī)H為133噸，2005年則消耗大約1100噸銦，包括500多噸再生銦。銦的消耗量在15年內(nèi)增長(zhǎng)了 8倍。
由于銦的某些特殊性質(zhì)，常用于遠(yuǎn)紅外光電探測(cè)器、光磁器件、磁致電阻器、霍爾器件及太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換器、微波通訊、光纖通訊中的激光光源和太陽(yáng)能電池材料等。目前全球大約70%的銦被用于生產(chǎn)ITO靶材，近年來(lái)，應(yīng)用市容液晶顯示器產(chǎn)品，如手提電腦、平板電腦、移動(dòng)電話和液晶電視機(jī)等。
綜合利用貧銦物料，回收銦資源，提高銦回收率，是銦利用的保障；而銦回收效果取決于工藝方法是否合理，是需要解決的問(wèn)題。
在銦的回收工藝中，富集、萃取、反萃、電解/置換、精煉等工藝已經(jīng)發(fā)展的十分成熟，而浸出工藝卻受精礦的種類(lèi)、處理工藝、環(huán)境等諸多因素的影響，呈現(xiàn)出多種不同的形式，而各種工藝的浸出效果也相差很大。因此，銦的回收率主要取決于浸出工藝方法的選擇，國(guó)內(nèi)外對(duì)浸出工藝多采用酸性體系，浸出方法常壓浸出、氧化酸浸、預(yù)處理酸浸、分段酸浸以及綜合方法等。
對(duì)于鋅渣焙燒中形成的氧粉，在焙燒過(guò)程中，由于包裹以及氧氣不足、焙燒不完全，導(dǎo)致鋅渣氧粉中殘余有非氧化態(tài)的銦，主要為銦的硫化物。雖然可以添加氧化劑使硫化物氧化達(dá)到浸出的目的，但使用氧化劑會(huì)使操作難度加大，且增加對(duì)設(shè)備的腐蝕，同時(shí)氧化劑分解產(chǎn)生的殘?jiān)鼤?huì)導(dǎo)致后期處理困難、污染環(huán)境等問(wèn)題。另外因設(shè)備、技術(shù)條件等因素的不同，導(dǎo)致焙燒處理后形成富銦物料在物相組成上差異很大，即使使用相同原料，有些富銦物料也只能達(dá)到50 60%的銦浸出率。鋅渣氧粉中的銦是鋅精礦浸出渣在鼓風(fēng)爐或回轉(zhuǎn)窯爐高溫焙燒過(guò)程中，收集的揮發(fā)組分、粉塵。由于缺乏專(zhuān)門(mén)針對(duì)鋅渣氧粉的技術(shù)，目前鋅渣氧粉的銦回收率只有60 70%左右。
前人研究用鋅渣氧粉做原材料，浸出過(guò)程中加入過(guò)氧化氫作為氧化劑，對(duì)酸浸渣的銦浸出，可提高酸浸渣的銦浸出率，但是氧化浸出必須要在密封的容器中進(jìn)行，因?yàn)樵趶?qiáng)酸條件下，過(guò)氧化氫表現(xiàn)出較強(qiáng)的揮發(fā)性，容易分解為水和氧氣。
我們以貧銦物料鋅渣氧粉為原料(銦主要為In2O3,還有部分未焙燒完全的硫化銦和氫氧化銦)，利用銦在PH=3.5左右開(kāi)始析出In (OH)3沉淀，并與其他金屬離子在水解沉淀過(guò)程中開(kāi)始沉淀時(shí)PH不同的化學(xué)性質(zhì)；先進(jìn)行中性浸出(pH保持在5左右)，除去Zn、Cd及部分Cu、Al等雜質(zhì)；再將抽濾得到的中浸洛，在酸性條件下(pH保持在I左右)浸出，除去大部分Fe、Ti等雜質(zhì)，達(dá)到提純并富集鋼的目的。
貧銦物料銦的浸出率的提高，有效利用了我國(guó)的礦產(chǎn)資源，對(duì)稀有金屬和稀散金屬的回收，類(lèi)似的液固反應(yīng)等新工藝設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)的研究具有十分重大的現(xiàn)實(shí)意義，在技術(shù)、 學(xué)術(shù)和工業(yè)經(jīng)濟(jì)上具有諸多好處。同時(shí)也符合當(dāng)前國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的提供一種機(jī)械活化二段濕法從鋅渣氧粉中浸出回收銦的方法。
具體步驟為(I)將鋅渣氧粉放入水中，混合攪拌，固液質(zhì)量比為1-1. 5: 6，得混合液。
(2)將硫酸放入步驟(I)所得的混合液中，在水解沉淀過(guò)程中，在中性浸出階段， 初始硫酸濃度140-145g/L,反應(yīng)終點(diǎn)pH為5. 0-5. 4，溫度80_85°C，浸出時(shí)間為4小時(shí)；在 pH=5-5. 4，鋅渣氧粉中的銦殘留在浸出渣中，在中性浸出渣中銦的含量達(dá)到O. 126-0. 137%。
(3)將步驟(2)所得的中性浸出渣經(jīng)過(guò)烘干后，研磨過(guò)150目篩進(jìn)行酸浸，浸出階段PH保持在I. 0-1. 2，銦被浸出進(jìn)入浸出液中，再通過(guò)有機(jī)物萃取和鹽酸反萃，最后用鋅粉置換出海綿銦；酸浸渣中殘留的銦返回酸浸步驟進(jìn)行二次浸出。
上述鋅渣氧粉的酸浸條件為硫酸濃度300_305g/L，浸出時(shí)間4小時(shí)，高錳酸鉀體積濃度為6-6. 2%，鋅渣氧粉和硫酸的固液質(zhì)量比為1-1. 2:3，浸出溫度為85±5°C，機(jī)械活化時(shí)間55-60分鐘，鋅渣氧粉中銦的浸出率為93-94%。
所述硫酸和鹽酸為分析純。
所述有機(jī)物為四氧化二磷或乙酸丁酯。
本發(fā)明所用貧銦物料鋅渣氧粉為原料，使用二段浸出方法，利用氧化劑和機(jī)械活化有效改變銦的浸出狀態(tài)，提高了銦的浸出率，縮短了浸出時(shí)間。應(yīng)用該工藝條件，對(duì)貧銦物料銦的浸出率提高，有效利用我國(guó)礦產(chǎn)資源，對(duì)稀有金屬和稀散金屬的回收，類(lèi)似的液固反應(yīng)等新工藝設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)的研究具有十分重大的現(xiàn)實(shí)意義，在技術(shù)、學(xué)術(shù)和工業(yè)經(jīng)濟(jì)上具有諸多益處，同時(shí)也符合當(dāng)前國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例工藝路線圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例(I)將鋅渣氧粉放入水中，混合攪拌，固液質(zhì)量比為1:6，得混合液。
( 2)將硫酸放入步驟(I)所得的混合液中，在水解沉淀過(guò)程中，在中性浸出階段，初始硫酸濃度140g/L,反應(yīng)終點(diǎn)pH為5. 0，溫度80°C，浸出時(shí)間為4小時(shí)；在pH=5. 0，鋅渣氧粉中的銦殘留在浸出渣中，在中性浸出渣中銦的含量達(dá)到O. 130%。
(3)將步驟(2)所得的中性浸出渣經(jīng)過(guò)烘干后，研磨過(guò)150目篩進(jìn)行酸浸，浸出階段PH保持在I. 0，銦被浸出進(jìn)入浸出液中，再通過(guò)有機(jī)物萃取和鹽酸反萃，最后用鋅粉置換出海綿銦；酸浸渣中殘留的銦返回酸浸步驟進(jìn)行二次浸出。
上述鋅渣氧粉的酸浸條件為硫酸濃度300g/L，浸出時(shí)間4小時(shí)，高錳酸鉀體積濃度為6%，鋅渣氧粉和硫酸的固液質(zhì)量比為1: 3，浸出溫度為85±5°C，機(jī)械活化時(shí)間60分鐘， 鋅渣氧粉中銦的浸出率為4%。
所述硫酸和鹽酸為分析純。
所述有機(jī)物為四氧化二磷。
在氧粉的浸出工藝中，主要發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)如下In2O3 (s)+3H2S04 (aq) =In2 (SO4) 3 (aq)+3H20 (I)①H2SO4 (aq)+ZnO (s) = ZnSO4 (aq) +H2O(I)②In (s) +1. 5 H2SO4=O. 5 In2 (SO4) 3+l. 5H2 (g)③當(dāng)加入KMnO4作為氧化劑對(duì)鋅渣氧粉進(jìn)行氧化浸出時(shí)發(fā)生的反應(yīng)為5 In2S3 (s) +24KMn04 (aq) +36H2S04 (aq)=24MnS04 (aq) +12K2S04 (aq) +51 (SO4) 3 (aq) +36H20 (I)④同時(shí)KMnO4發(fā)生分解并釋放出氧氣2KMnO4 (aq) =K2MnO4 (aq) +MnO2 (s) +O2 (g)⑤2K2Mn04 (aq) =2K20 (s) +2Μη02 (s) +O2 (g)⑥分解產(chǎn)生的氧氣也能參與浸出反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)程如下2In2S3 (s) +302 (g) +6H2S04 (aq) =2In2 (SO4) 3 (aq) +6S (s) +6H20 (I)⑦。
氧粉中銦含量很低，通過(guò)結(jié)晶紫外光度法測(cè)定銦的含量結(jié)果較為準(zhǔn)確；在I. 4 2.6 mol/Ll/2 H2SO4介質(zhì)中，加入碘化鉀使銦生成碘化銦絡(luò)銦離子(Inl4)—，與結(jié)晶紫反應(yīng)生成有色絡(luò)合物，易溶于苯或甲苯呈穩(wěn)定的藍(lán)紫色，以此進(jìn)行光度測(cè)定，反應(yīng)式如下
權(quán)利要求
1 一種機(jī)械活化二段濕法從鋅渣氧粉中浸出回收銦的方法，其特征在于具體步驟為 (1)將鋅渣氧粉放入水中，混合攪拌，固液質(zhì)量比為1-1.5:6，得混合液； (2)將硫酸放入步驟(I)所得的混合液中，在水解沉淀過(guò)程中，在中性浸出階段，初始硫酸濃度140-145g/L，反應(yīng)終點(diǎn)pH為5. 0-5. 4，溫度80-85 °C，浸出時(shí)間為4小時(shí)；在pH=5-5.4，鋅渣氧粉中的銦殘留在浸出渣中，在中性浸出渣中銦的含量達(dá)到0.126-0. 137% ； (3)將步驟(2)所得的中性浸出渣經(jīng)過(guò)烘干后，研磨過(guò)150目篩進(jìn)行酸浸，浸出階段pH保持在I. 0-1. 2，銦被浸出進(jìn)入浸出液中，再通過(guò)有機(jī)物萃取和鹽酸反萃，最后用鋅粉置換出海綿銦；酸浸渣中殘留的銦返回酸浸步驟進(jìn)行二次浸出； 上述鋅渣氧粉的酸浸條件為硫酸濃度300-305g/L，浸出時(shí)間4小時(shí)，高錳酸鉀體積濃度為6-6. 2%，鋅渣氧粉和硫酸的固液質(zhì)量比為1-1. 2:3，浸出溫度為85±5°C，機(jī)械活化時(shí)間55-60分鐘，鋅渣氧粉中銦的浸出率為93-94% ； 所述硫酸和鹽酸為分析純； 所述有機(jī)物為四氧化二磷或乙酸丁酯。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種機(jī)械活化二段濕法從鋅渣氧粉中浸出回收銦的方法。(1)將鋅渣氧粉放入水中，混合攪拌，固液質(zhì)量比為1-1.5:6，得混合液。(2)將硫酸混合液中，在水解沉淀過(guò)程中，在中性浸出階段，初始硫酸濃度140-145g/L，反應(yīng)終點(diǎn)pH為5.0-5.4，溫度80-85℃，浸出時(shí)間為4小時(shí)。(3)將步驟(2)所得的中性浸出渣經(jīng)過(guò)烘干后，研磨過(guò)150目篩進(jìn)行酸浸，浸出階段pH保持在1.0-1.2，銦被浸出進(jìn)入浸出液中，再通過(guò)有機(jī)物萃取和鹽酸反萃，最后用鋅粉置換出海綿銦；酸浸渣中殘留的銦返回酸浸步驟進(jìn)行二次浸出。本發(fā)明利用氧化劑和機(jī)械活化有效改變銦的浸出狀態(tài)，提高了銦的浸出率，縮短了浸出時(shí)間；對(duì)稀有金屬和稀散金屬的回收具有十分重大的現(xiàn)實(shí)意義。
文檔編號(hào)C22B7/00GK102978408SQ201210559538
公開(kāi)日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月21日
發(fā)明者陳南春, 諶斯, 張衍, 高軍 申請(qǐng)人:桂林理工大學(xué)