Получение индиевых концентратов

Первичная обработка индийсодержащего сырья

Отходы производства цинка, свинца и олова, в которых концентрируется индий, имеют различный вещественный состав и отличаются содержанием индия.

Для перевода индия в растворимую форму необходима первичная обработка этих продуктов. К способам первичной обработки относятся:

1) окислительно-восстановительный обжиг (вельц-процесс) – применяется для обработки кеков выщелачивания цинковых огарков, шлаков восстановительной свинцовой плавки, ретортных остатков, при этом индий на 70 – 85 % извлекается в возгоны;

2) фьюминг-процесс (возгонка из жидкого шлака) – применяется для обработки шлаков, при этом индий переходит в возгоны;

3) окислительный обжиг применяется для перевода всех соединений индия в растворимую в серной кислоте форму In₂O₃. Однако, если индий входит в состав каких-либо сложных соединений, окисление протекает неполно. Поэтому предпочитают

4) Сульфатизирующий обжиг – применяют обычно для переработки пылей свинцово-цинкового производства, при этом все составляющие индийсодержащего продукта переходят в сульфаты;

5) Продувка расплавленного металла (свинца) воздухом с получением окислов (дроссов) – применяется для очитски от примесей свинцовой фракции рафинирования чернового свинца.

Получение индиевых концентратов складывается из двух стадий:

1) перевод индия в раствор;

2) осаждение индия из раствора.

В результате обработки первичного сырья тем или иным способом получаются продукты (возгоны, огарки, дроссы), которые выщелачивают серной кислотой обычно в две стадии.

1-я стадия- нейтральное выщелачивание проводят при рН = 5,2. В раствор извлекают цинк, индий и свинец остаются в нерастворимом остатке.

2-я стадия – кислое выщелачивание (50 – 60 г/л H₂SO₄). Индий переходит в раствор, а свинец в виде сульфата остается в нерастворимом остатке. Извлечение индия в раствор ≈ 90 %.

Из полученных растворов (0,1 – 10 г/л In) индий выделяют различными методами:

1) Гидролитические способы осаждения (осаждение гидроксида индия – In(OH)₃). Способ основан на различии рН выделения гидроксидов индия и других элементов (табл. 3.1).

Таблица 3.1 - Значение pH выделения гидрооксидов некоторых элементов

Элемент	Валентность иона	pH выделения	Элемент	Валентность иона	pH выделения
Zn		5,2-6,5	Ti		2-3
Fe		5,5-7,5	Cu		5,5-6
Fe		2,5-3,0	Cd		7,5-8
AI		4,1-5,0	Sn		2-3
Ga		3,1-4,5	Sn		0,45-2
In		3,5-3,8

При нейтрализации сернокислого раствора оксидом цинка до рН ~ 4,8 при температуре 40 – 60 ^оС из раствора в результате гидролиза выделяется гидроксид индия, растворимость которого в воде очень мала — 0,006 г/л. Вместе с индием осаждаются алюминий, галлий, железо (3+), олово (2+), таллий. Основная масса меди, кадмия, частично цинка отделяется от индия. Полученный осадок обрабатывают 15 – 20 % раствором едкого натра при нагревании. В результате в раствор извлекаются Аl, Zn, Рb (в виде алюмината, цинката, плюмбата), а после фильтрации получают индиевый концентрат (5 – 6 % индия). Недостаток способа — низкое извлечение индия (40-50 %).

2) Осаждение индия в составе арсената 5In₂O₃∙3As₂O₅∙nH₂O. Применяют для растворов, содержащих большое количество мышьяка. Растворы нейтрализуют до рН (2 - 3,4), арсенат индия 5In₂О3 • ЗАs₂О₅ • nН₂О вместе с арсенатом железа (3+) и частично цинка выпадают в осадок. Осадок арсенатов разлагают щелочью при нагревании, получая индиевый концентрат - смесь гидроксидов, обогащенную индием. В концентрате > 10 % индия в виде In(OH)₃. Второй продукт – раствор арсената натрия Na₃AsO₄. Извлечение индия в концентрат больше, чем в первом способе. Недостаток способа – введение в раствор посторонних ионов натрия.

3) Осаждение индия в составе фосфата InPO₄. Применяют для получения более богатого индием осадка. Кислые растворы нейтрализуют фосфатом натрия Na₃PO₄ до рН = 3,2. Большая часть примесей цинка, кадмия и железа (2+) остаются в растворе, а индий выпадает в осадок в виде InPO₄. Осадок растворяют в серной кислоте и повторяют операцию осаждения, так 2 – 3 раза. Богатый индием осадок разлагают горячим раствором щелочи, получая индиевый концентрат. Извлечение в концентрат при осаждении фосфата ≈ 80 %, а недостатки способа такие же, как во втором способе.

Полученный любым из способов индиевый концентрат растворяют в серной кислоте, растворы (20 – 30 г/л индия) очищают от примесей Na₂S и отправляют на выделение из них индия.

4) Экстракционное выделение индия из растворов. Избирательным экстрагентом, извлекающим индий из растворов с любым содержанием индия, является ди-2-этиленгексил-фосфорная кислота (Д2ЭГФК). Это одноосновная кислота НR₂РO₄ (где R - этилгексиловый радикал), которую используют в виде раствора в керосине, где она находится в димеризованном состоянии. Процесс описывается реакцией:

3 (HR₂PO₄)₂ + In³⁺ = In(R₂PO₄)₃∙3HR₂PO₄ + 3 H⁺ (3.9)

где R – радикал этилгексил C₈H₁₇

Коэффициент распределения индия в широком интервале кислотности (0,2 - 2 н.) высок и изменяется от 4000 до 1000, тогда как для сопутствующих элементов Zn, Сd, Сu, Ni, Мn, Аs (V) и Fе (II) коэффициенты распределения имеют малые значения (10^-2 – 10^-4). С индием экстрагируются только ионы трехвалентного железа (которое необходимо предварительно восстановить до Fe²⁺), ионы Sb³⁺, Аs³⁺ и Sn.

Экстракцию ведут 0,3 - 0,35 н. раствором Д2ЭГФК в керосине при отношении объемов V_орг:V_водн = 1:40.

Реэкстракцию проводят 8 - 10 н. соляной кислотой при отношении V_орг:V_водн = 20:1. Получают реэкстраты с концентрацией индия 25 - 55 г/л. Среднее извлечение индия из исходных растворов в реэкстракт ≈ 95 %. Полученные реэкстракты отправляют на выделение из них чернового индия.

Дата добавления: 2014-01-11