湿法炼锌过程中铟铁的分离宋素格1,2,蒋开喜2,李运刚1,王海北2(11河北理工大学冶金与能源学院,河北唐山 063009;21北京矿冶研究总院,北京 100044)摘要:以锌焙砂的热酸浸出液为原料,采用先还原高价铁后中和沉铟的方法,对湿法炼锌过程中铟铁分离进行研究。
结果表明,还原过程中温度对Fe 3+的还原率影响最大,在95e 还原3h 、锌精矿过量112倍情况下,溶液中F e 3+的还原率在95%左右;中和沉铟过程中终点pH 对铟沉淀影响较大,控制终点pH 在410左右,中和时间110h,温度在80e 时,铟的沉淀率在99%以上。
关键词:还原;锌精矿;中和沉铟;铟铁分离中图分类号T F84311;T F813 文献标识码:A 文章编号:1007-7545(2006)03-0005-03Indium -iron Separation in Zinc Hydrometallurgy ProcessSONG Su -ge 1,2,JIANG Ka-i xi 2,LI Yun -gang 1,WANG H a -i bei 2(11School of M etallurgy and Energy,Hebei Pol ytechn i c University,T angshan 063009,Ch i na;21Beijing General Research Institute of M i n i ng &M etallurgy,Beijing 100044,China)Abstract:T he indium -iron separation process w ith the hot acid leaching solution of roasted zinc ore as the rawmaterial by the method of neutralizing precipitation after reducing Fe 3+is studied 1The results indicate that the temperature has the most impact on the Fe 3+reducing rate during the reducing process,and the Fe 3+reducing rate was about 95%in the solution reduced 3hours at 95e w ith the quantities of zinc concentrate w as 112times than the theory 1It also indicates that the final pH also effect the indium precipitation rate during the indium neutralizing precipitation process,and the indium precipitation rate w as more than 99%when the final pH was about 410,the temperature w as 80e and the reacting time was 1hour 1Keywords:Reducing;Zinc concentrate;Indium neutralizing precipitation;Indium -iron separation 作者简介:宋素格(1978-),女,河北邢台人,硕士铟是一种稀散金属,极少存在可供独立开采的工业矿床。
作为伴生元素,铟主要是在铅、锌等金属冶炼过程中进行回收[1-4]。
广西大厂的铟资源储量居于全国首位,其中铁闪锌矿中铟的含量最高,平均010375%。
在这种以高铟锌精矿为原料的湿法炼锌中,对铟进行回收具有可观的经济价值,而铟铁分离又是湿法炼锌过程中回收铟的关键。
1 试验部分111 试验原理在湿法炼锌中,锌、铁、铟等金属元素从中浸渣中浸出进入了热酸浸出液。
In 3+的水解pH 较Fe2+、Zn2+、Cu2+水解pH 低[5],故考虑采用中和沉淀法使铟作为有价金属从溶液中分离出来。
在焙烧矿中铁主要是以高价态存在,所以在热酸浸出时主要是以Fe 3+状态进入溶液[6]。
若直接对酸浸液进行中和沉铟,杂质铁将与铟同时沉淀,需先将Fe 3+还原成Fe 2+,才可以达到铟铁分离的效果。
在用针铁矿法除铁的两种途径中,/V #M 0法是还原-氧化法[7],即Fe 3+被还原成Fe 2+后对溶液预中和,再通过鼓空气使溶液中的Fe 2+缓慢氧化生成A -FeOOH 。
利用不同金属离子水解pH 不同,可以在针铁矿法除铁的过程中,向预中和液里加入中和剂优先沉铟,得到富铟渣和沉铟后液,沉铟后液再进行氧化除铁。
112 工艺流程与试验原料工艺流程如下:ZnS 还原热酸浸出液的Fe 3+进行预中和,预中和渣进行热酸浸出,预中和后液进行中和沉铟,其中得到的富铟渣可以用来提铟,中和后液送到氧化除铁系统。
在本研究中所用热酸浸出液的主要成分如下(g/L ):Zn 2+82、Fe 3+24181、In 3+0112、H 2SO 46718。
还原剂采用不含铟的锌精矿,预中和剂采用大厂锌焙砂,中和剂采用分析纯CaCO 3。
113 试验仪器和方法试验中所用仪器主要有:PH S -3C 精密pH 计;天平;电热恒温水浴锅;真空抽滤机;精密增力电动搅拌器;量筒;烧杯。
试验方法:在还原试验中先用水浴锅加热盛在烧杯中的热酸浸出液,到设定温度后加入锌精矿,记录开始反应的时间,并将烧杯尽量密封,以减少水分蒸发;在锌精矿还原过程中,要少量补水,保持液固比稳定;反应结束后,用真空过滤机过滤,进行液固分离;记下还原后液体积,并取样送分析;还原渣放烘箱烘干后送样分析。
采用相同的试验手段和方法对焙砂预中和、中和沉铟过程进行试验研究。
2 试验结果与讨论211 锌精矿还原三价铁试验研究了温度、还原时间、锌精矿用量等单因素条件对三价铁还原率的影响。
21111 温度的影响温度的取值范围为65~95e ,本组试验固定条件为:还原时间3h;溶液体积0125L;锌精矿用量理论倍数112倍。
结果见图1。
由图1可以看出,Fe 3+的还原率随着温度升高而升高,温度从65e 升高到95e ,Fe 3+的还原率由60105%增加到93129%,说明温度对ZnS 还原Fe 3+反应影响显著,提高温度有利于还原反应的进行。
图1 还原温度对三价铁还原率的影响Fig 11 The effect of temperature on Fe3+reducing rates21112 时间的影响反应时间变化范围取2~6h,固定条件为:还原温度95e ;溶液体积0125L;锌精矿用量理论倍数112倍。
试验结果见图2。
从图2可以看出,Fe 3+的还原率先随还原时间的延长而提高,在反应时间3h时,三价铁的还原率达到94195%,而后随反应时间的继续延长,还原率不但没增加反而下降,主要原因是3h 后矿浆中ZnS 量减少,还原能力减弱,Fe 2+又被空气中的氧气氧化造成的。
图2 还原时间对三价铁还原率的影响Fig 12 The effect of time on Fe 3+reducing rates21113 锌精矿用量的影响锌精矿用量取理论过量倍数1~2倍,固定条件为:还原时间3h;还原温度95e ;溶液体积0125L 。
试验结果见图3。
从图3可以看出,锌精矿过量倍数越高,Fe 3+还原率越高,当过量倍数达到112倍时,Fe 3+还原率已达93129%,再继续增大锌精矿用量,对Fe 3+还原率的影响已经不显著。
212 预中和还原试验得到的最佳条件为95e ,还原3h,锌精矿用量为理论量的112倍。
按此条件进行还原浸出,浸出后的矿浆直接进入了预中和工序:温度80e ,时间1h,控制终酸浓度为5g/L 左右。
在试验过程中保持溶液体积不变,即保持水平衡。
试验结果表明,控制预中和后H 2SO 45g /L,预中和渣含铟01062%,预中和后液成分为(g /L):图3 锌精矿用量对三价铁还原率的影响Fig 13 The effect of the quantities of zincconcentrate on Fe 3+reducing ratesIn 3+0112、Fe 3+1155、Fe 2+为23101。
Fe 3+还原率为93175%,说明预中和并没增加溶液中Fe 3+含量。
213 中和沉铟在中和沉铟试验中,所用预中和后液成分为(g/L):In 3+0112、Fe 3+1155、Fe 2+23101。
研究了CaCO 3用量、温度、时间对铟铁沉淀率的影响,得到了富铟渣。
21311 CaCO 3用量的影响图4是在80e 、1h 条件下,加入不同量的CaCO 3对铟铁沉淀率影响的结果。
从图4可以看出随CaCO 3用量增加,铟沉淀率增加,当CaCO 3用量在14g /L,终点pH 达到410左右时,铟沉淀率为99191%,几乎沉淀完全,再增加CaCO 3用量对铟沉淀率没有影响,但是铁将会大量沉淀。
图4 C aCO 3用量对铟铁沉淀率的影响Fig 14 The effect of the quantities ofC aCO 3on Fe 3+reducing rates21312 时间的影响图5是在80e 、CaCO 3用量14g/L 条件下,时间对铟铁沉淀率影响的结果。
从图5可以看出:时间变化对铟沉淀率影响不大,015h 后铟几乎全部沉淀,110h 时铟沉淀率达到了99191%,超过110h,铟的沉淀率有下降趋势,可能是氢氧化铟产生返溶现象;铁的沉淀率随时间延长一直缓慢增加。
为了抑止铁水解,在保证铟沉淀完全的前提下,应尽量缩短中和时间。
图5 时间对铟铁沉淀率的影响Fig 15 The effect of time on precipitation rates 21313 温度的影响固定试验条件:时间1h 、CaCO 3加入量14g/L,温度取值范围为25~90e 。
试验结果表明,温度达到50e 时,铟已经沉淀完全;再继续升高温度,对铟的沉淀率没有影响;铁的沉淀率在50e 时为4171%,升高到65e ,铁的沉淀率为5122%,再继续升高温度,铁的沉淀率不再发生变化。
中和沉铟得到的最佳条件为:110h,50e ,终点pH410左右,按此条件中和沉淀生成的富铟渣主要成分为(%):Ca 17118、In 0132、Fe 3181、Zn 1175。
铟铁分离效率为9412%,实现了铟铁的分离。
