铟的主要工艺

导读： 铟矿物多伴生在有色金属硫化矿物中，特别是硫化锌矿，其次是方铅矿、氧化铅矿、锡矿、硫化铜矿和硫化锑矿等。虽然在一些有色金属精矿中铟得到初步富集，但由于铟品位低，一般不可直接作为提铟原料。而上述有色金属精矿经过冶炼或高炉炼铁后得到的粗锌、粗铅、炉渣、浸出渣、溶液、烟尘、合金、阳极泥等是提铟的主要原料。 关键字： 铟

　　铟矿物多伴生在有色金属硫化矿物中，特别是硫化锌矿，其次是方铅矿、氧化铅矿、锡矿、硫化铜矿和硫化锑矿等。虽然在一些有色金属精矿中铟得到初步富集，但由于铟品位低，一般不可直接作为提铟原料。而上述有色金属精矿经过冶炼或高炉炼铁后得到的粗锌、粗铅、炉渣、浸出渣、溶液、烟尘、合金、阳极泥等是提铟的主要原料。
　　铟的提取工艺以萃取-电解法为主，这也是现今世界上铟生产的主流工艺技术。其原则工艺流程是：含铟原料→富集→化学溶解→净化→萃取→反萃取→锌(铝)置换→海绵铟→电解精炼→精铟。
　　铟多数与其性质类似的锌、铅、铜和锡等共生，现已发现有自然铟、硫铟铁矿(FeIn2S4)、硫铟铜矿(CuInS2)、硫铜锌铟矿[(Cu，Zn，Fe)3(In，Sn)S4]和羟铟矿[In(OH)3]等5种含铟矿物。铟在硫化矿中的含量最高，闪锌矿是主要工业来源，铜矿、方铅矿、黄锡矿与锡石也含有较高的铟，但由于产量极少，非常分散，不能作为直接生产铟的原料，一般是从锌、铅、锡等重金属冶炼的副产物中回收生产。由于稀散金属离子在化学性质上有许多相似之处，造成分离、富集、回收上的困难，近年来，随着铟需求量不断增加，对于铟的富集、回收进行了很多的研究。
　　世界上铟产量的90％ 来自铅锌冶炼厂的副产物。铟的冶炼回收方法主要是从铜、铅、锌的冶炼浮渣、熔渣及阳极泥中通过富集加以回收。根据回收原料的来源及含铟量的差别，应用不同的提取工艺，达到最佳配置和最大收益。常用的工艺技术有氧化造渣、金属置换、电解富集、酸浸萃取、萃取电解、离子交换、电解精炼等。当前较为广泛应用的是溶剂萃取法，它是一种高效分离提取工艺。离子交换法用于铟的回收，还未见工业化的报导。在从较难挥发的锡和铜内分离铟的过程中，铟多数集中在烟道灰和浮渣内。在挥发性的锌和镉中分离时，铟则富集于炉渣及滤渣内。生产铟的方法虽然有多种，但是据有关资料报道，目前最常见、而且行之有效适合于工业生产发展需要的方法有下列几种：
　　1．从炼锌副产品中回收铟
　　日本同和矿业公司以炼锌中产生的净液残渣作为原料，先分离和浸出，脱铜、脱铝，除去原料中与镓铟性质相似的重金属，然后在富集镓铟的溶液中加入盐酸，混合搅拌，调整酸度之后，再用醚萃取铟，使它和镓及其它金属分离。最后用水反萃出铟，再经置换，熔融和电解。 在每次电解中需调整电流密度和电解液的酸度，以除去微量的镉、锡和铝等，生产出4 N 以上的金属铟。此外，铟的选择性分离法是把铅、锌冶炼过程中产生的含有微量的铟烟尘、阳极泥等各种残渣以及电解排出液作为原料，采用含萃取剂膦酸二(2-乙基己基)酯的有机溶剂，于pH小于1.0的条件下，对含铟及其它金属的硫酸溶液萃取，然后用盐酸在30-700C 进行反萃，从而选择性分离铟。其萃取铟的效率可高达98%以上。
　　2．硬锌真空蒸馏提锌和富集锗铟银
　　“硬锌真空蒸馏提锌和富集锗铟银”项目属于材料学科，冶金技术领域科研项目。硬锌是粗锌火法精馏过程中产出的一种中间产物，是由粗锌中的高沸点物质组成，其主要是以锌铅铁砷为主体并含有锗铟银等元素的多元合金。硬锌的产出率约占粗锌处理量的4％。由昆明理工大学中国工程院院士戴永年等人主持研究的“硬锌真空蒸馏提锌和富集锗铟银”项目获得了2003年度国家技术发明奖二等奖。
　　该技术用“真空蒸馏法提锌和富集锗铟银”的新流程及新工艺，并成功地研制了与该工艺流程配套的生产设备，突破了常规的在现有生产技术上进行技术改造的传统做法，取得了成功。有关专家评价道，该发明工艺属国内首创，且安全可靠，操作方便，无“三废”污染，属“绿色冶金”新技术，符合国家所倡导的资源综合利用的可持续发展战略，具有新颖性、创造性和实用性。
　　3．从矿渣中回收金属铟
　　从锑、锌矿渣中回收金属铟一般采用酸化浸出-萃取法。在其他矿渣中如铁矾渣、铜渣等也含有稀散金属铟。冰铜冶炼转炉吹炼得到的铜渣中铟含量达0.6％～0.95％，具有较大的回收价值。从铁矾渣中富集、回收铟可采用还原挥发处理和萃取提铟新工艺，将铁矾渣在高温下用炭还原，并加入某助剂使铟从渣中挥发出来，形成富铟物料，再进行浸出-萃取-电积，可得到纯度为99.99％的高纯铟，铟回收率大于80％ ，同时解决了铁矾渣的污染问题。
　　4．从烟灰中回收金属铟
　　冶炼烟灰中主要含有锌、铅、铜和铁等金属，同时含有少量铟。铟在冶炼烟灰中主要以In2O3，In2S3和In2(SO4)3等物相存在。从冶炼烟灰中回收铟主要采用酸浸—溶剂萃取法。株洲冶炼集团采用硫酸直接浸出—萃取法从铅浮渣反射炉烟尘中提取铟，在200g?L-1硫酸溶液中浸出，铟的浸出率为90％，用P204作萃取剂，适当条件下溶液中铟的萃取率可达85％，用HCl作反萃剂，反萃率在95％以上。在酸浸过程中加入NaCl有利于进一步提高铟的浸出率。对铅烟灰进行酸化焙烧—水浸，铟浸出率提高到88％以上。在萃取过程中采用P204水平箱萃取法，铟的萃取率从90％提高到95％。
　　5．从废水中回收金属铟
　　1）萃取法
　　在铟的富集与回收中，萃取是重要的方法，萃取剂包括二(2一乙基己基)膦酸(HDEHP、P204)，P5708、P507D、P350、PV?HQPF、Cyanex923、TR-PO、TBP和石油亚砜等。
　　2）离子交换法
　　萃淋树脂具有萃取剂流量少，柱负载量高，传质性能好等优点，广泛应用于分离工程。
　　3）液膜法
　　液膜分离法是一种高效、快速、节能的高新分离技术。以P291为流动载体，L113A为表面活性剂，液体石腊为膜增强剂，煤油为膜溶剂，硫酸和硫酸肼水溶液为内相试剂，用该乳状液膜体系对铟进行分离富集。
　　6．从合金中回收金属铟
　　以铅、锡等为主体的多元合金及金属化合物，含有铟、锗等有价金属，可采用碱熔、酸浸的方法回收铟、锗等有价金属。如电炉底铅是以铅、锡等为主体的多元合金及金属化合物，往电炉底铅中加入NaOH，进行碱熔和碱煮，将细浸出渣酸浸，两段酸浸的铟总浸出率达99％，铟直收率达84.3％。
　　我国铟的提取工艺在上世纪90年代初获得突破，在有色金属工业快速发展的大背景下，铟的提取工艺普及非常快，特别是铟价高涨之后，铟的综合回收受到企业的普遍重视，国内科研单位和生产企业针对各种含铟物料的提铟工艺又取得长足进展，因此我国铟产量增长迅速。主要生产厂家工艺特点在于针对不同的含铟原料采取不同的初步富集方法和溶解技术，再根据介质情况选择适合的萃取剂。如华锡集团和柳州铟泰科技有限责任公司提铟原料为含铟量大约0.2%的炼锌铁钒渣；葫芦岛锌厂、韶关华力公司、韶关冶炼厂则是从含铟2%～3%的硬锌块中提铟；株洲冶炼厂用置换渣(铟2%～3%)作为提铟原料；柳州锌品公司从生产立德粉的浸出渣(含铟0.2%)中提炼。