锌冶金环保及其资源综合利用——锌冶炼过程中伴生元素的回收
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1. 锌冶炼烟尘的处理 A. 烟尘中铟的回收 (1)粗铟提取 湿法炼锌工艺中,铟主要富集在浸出渣回转窑挥发所产生的氧化锌烟尘中。该烟尘经过多膛炉脱氟氯,返回锌系统浸出,置换、萃取与反萃取,置换得海绵铟。
(2)粗铟的精炼
包括:熔盐除铊,真空蒸馏除镉和电解精炼。 1)熔盐除铊:铊容易进入氯化锌与氯化铵熔盐,温度543~553K,1h,除铊率80%~90%,铟中含锌0.001%~0.022%; 2)真空蒸馏除镉:真空感应电炉/管式电炉,镉含量<0.0004%; 3)电解精炼:使铟中的铅铜锡进入阳极泥,锌铁铝进入电解液,进一步在常温下提纯,阴极为纯铟板或高纯铝板,阳极为真空蒸馏后的粗铟,可得到99.99%铟。 B. 从含镉烟尘中提取镉与铊
采用湿法和火法组成的联合法从含镉烟尘中提取镉与铊,是葫芦岛锌厂自行开发的技术,包括:焙烧、净化、置换、压团熔炼和精馏工序。主要特点:产品质量高(99.995%大于电99.96%);回收率高(99.7%大于冶炼回收率85%);操作简单,劳动条件好,耗电少;精馏设备复杂,SiC盘昂贵。 (1)原料:焙烧挥发富集的烟尘,镉的可溶率高;回转窑烟尘含硫高,镉可溶率低,尘粒较细,密度小,真空吸送运输。 (2)硫酸化焙烧:镉可溶率低于90%,需要焙烧,硫酸化焙烧在间接加热的回转窑内进行挥发除砷锑,有价金属进入硫酸盐。 (3)浸出:通风、机械搅拌槽,中性/酸性浸出;中性浸出Fe3 水解沉淀,同时除As;酸性浸出,>90℃,提高金属回收率。 (4)水洗过程:酸浸渣两次水洗,真空吸滤,渣含铅45%~55%送铅冶炼;洗液返中性浸出。 (5)净化:除铁、砷,向溶液鼓入空气,使铁和砷水解沉淀。 (6)置换:加锌粉,一段置换镉;二段富集铊;有砷化氢气体生成,密闭机械搅拌槽 排风设备。 (7)压团熔炼:一次置换的海绵镉,易氧化,在烧碱覆盖下熔铸成镉锭(碱法精炼,杂质溶于烧碱)。 (8)粗镉精炼:熔化锅内,液体在塔内经加热蒸发和冷凝回流交替进行,利用金属的沸点和蒸气压差异进行分离作业。
2. 锌冶炼渣的处理 A. 从锌浸出渣中回收铟、镓、锗
铟、镓、锗富集在酸性浸出渣中,将酸性浸出渣用回转窑烟化处理,上述元素进入到氧化锌粉中,需进行处理。常用方法:P-M法;综合法。 (1)P-M法 1)预处理:酸浸渣配入炭粒和石灰,在回转窑内,1250℃烟化处理,大部分铟锗镓及锌镉铅进入挥发烟尘,窑渣回收铜、铅、银。Na2CO3溶液脱氯,脱氯烟尘用含有K、Fe硫酸盐的锌电解废液中性浸出脱锌镉,浸出液回收锌镉,铟锗镓留在浸出渣中。渣用含CaSO4的稀硫酸还原浸出,高价铁变成低价铁,铟锗镓进入浸出液,铅在渣中。 2)提取锗:还原酸浸液中加入丹宁,生成丹宁锗沉淀,在600℃下氧化焙烧得锗精矿,再氯化提锗。铟镓在母液中。 3)提铟镓:丹宁母液用NaOH中和,再用CaSO4溶解中和渣,过滤所得滤液用氨水中和,铟镓水解进入富集渣,再用NaOH分解富集渣,镓进入溶液,铟在渣中,该渣经过碱性熔炼-酸性浸出-锌置换得海绵铟,再经碱性熔炼后电解精炼得纯铟。含镓碱液用硫酸中和,镓以Ga(OH)3沉淀进入渣中,经酸溶解、醚萃取,反萃取,碱化造液、电解等工序制得金属镓。 (2)综合法回收铟、镓、锗 1)预处理:锌浸渣中的锌和铁形成铁酸锌,95%的铟锗镓以类质同象存在铁酸锌中。此外浸出含有上述元素的渣时,金属进入浸出液中,过滤后滤液加锌粉置换,进入渣相,再用硫酸逆流浸出转入溶液。 2)提取铟:用P204萃取铟,用盐酸反萃,得含铟的反萃液,加锌粉置换得海绵铟,压团碱熔电解,得99.99%的铟,回收率超过90%。 3)提取锗:萃取液调整酸度加入丹宁,生成丹宁锗沉淀,经氧化焙烧得锗精矿,再氯化提锗。 4)提铟镓:丹宁母液经中和沉淀出镓。用盐酸分解镓沉淀物,将滤液和氯化蒸馏锗的残液合并,用乙酸胺萃取镓,再用水反萃,反萃液经NaOH碱化造液、电解,得纯度为99.99%的镓。回收率~60%。
B. 从氧化锌粉酸浸液中直接萃取回收铟 (1)真空蒸馏法除镉 铟与镉蒸气压不同,沸点相差悬殊,真空炉中蒸馏法分离。 (2)甘油碘化法除镉 K2CdI4易溶于甘油使铟得到净化,将电铟用蒸馏水洗净,放入装有甘油的搪瓷容器内,控制温度180~190℃,加碘和碘化钾, K2CdI4溶于甘油,镉含量降至0.0001%以下。 (3)除铊 歧化法(氯化物熔体萃取法),铊和铟在NH4Cl熔体中选择性溶解分离。除镉铊的铟用苛性钠覆盖,加热铸锭。
从氧化锌粉酸浸液中直接萃取回收铟的工艺流程 C. 从铁矾渣中回收铟 该工艺主要分为:铁矾渣焙烧、粗铟制取、铟电解。 (1)渣附着水30%,需干燥,干燥料与还原剂配料后进入焙烧窑,铟铁分离,95%铁进入渣,作水泥添加剂,烟尘主要是铟锌粉尘,送粗铟提取工序。 (2)铟锌粉尘中性浸出分离,硫酸锌溶液净化后送去电解锌或生产硫酸锌。中浸渣中In酸浸,渣为Pb、Ag;铟溶液用P204和溶剂油萃取,用NaOH洗涤沉淀Fe,In3 再用盐酸反萃,之后用Zn或Al还原置换得到海绵铟,压团、阳极铸造得到粗铟阳极板,电解后得到铟锭。 (3)电解的铟阴极片,煮熔,加甘油、碘化钾等进行精炼,除镉。
D.硫酸锌溶液锌粉置换渣中提取铟
E. 用P204从低酸浸出还原液中萃取铟 高铟高铁的锌精矿,热酸浸出炼锌得到的低酸浸出液用P204萃取铟。无乳化现象,铟萃取率99.8%,反萃率99%,置换率98%铟总回收率96%。节省设备投资,易控制,铟品位高。
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