含銦浸出液中銦與銻鐵的分離和富集

1、含銦浸出液中銦與銻、鐵的分離和富集*雷存喜曾冬銘舒萬艮劉又年摘要：研究了從冶煉銻渣浸出液中有效地分離銦與銻、鐵的工藝條件；銻渣浸出液經(jīng)P204-煤油溶液萃取、草酸溶液洗滌有機相和稀鹽酸反萃取，可制得純度90%以上的三氯化銦溶液；利用稀鹽酸循環(huán)反萃取，使銦富集，濃度達到2530g/L。關(guān)鍵詞：含銦浸出液銦與銻、鐵分離銦富集Separation and Concentration of Indium from LeachingSolution of Containing Indium, Antimony and Iron IonsLei Cunxi(Department of Chemistry,

2、 Yiyang Teachers College, Yiyang 413049, China)Zen Dongming, Shu Wangen and Liu Younian(Department of Chemistry, Central South University of Technology, Changsha 410083, China)Abstract：Processing conditions of effectively separating indium from the leaching solution of a smelting antimony slag were

3、researched. For the leaching solution of containing indium, antimony and iron ions, indium from the leaching solution by extracting indium ion with P204-kerosine solution, washing antimony and iron ions with H2C2O4*2H2O solution and stripping indium with a dilute solution of hydrochloric acid was se

4、parated. InCl3 solution with purity above 90% is obtained. Indium can be concentrated through stripping with HCl solution. Indium content in InCl3 solution is about 2530g/L.Key Words:Leaching solution of containing indium, Separating indium from antimony and iron ions, Concentration of indium銦是一種具有重

5、要用途的金屬1，廣泛用于電子、原子能和化工等工業(yè)，以及制造易熔合金等。銦在地殼中含量僅為1×10-7，且分散程度大，通常伴生于其它金屬礦中，如閃鋅礦、方鉛礦等，因此，回收銦的主要原料是金屬冶煉過程中的廢渣、煙塵、煙灰等。目前國內(nèi)外已成功地從冶煉鋅渣、銅煙灰等物料中回收銦，但尚未見到從冶煉銻渣中回收銦的報道。本研究是報道從含銦、銻渣浸出液中有效地回收銦的方法。鑒于P204萃取劑對銦的萃取率高，萃取時酸度較高，實用性廣24，故萃取仍采用P204-煤油溶液；浸出液中銦含量低，而銻、鐵含量高，對進入有機相中的銻用草酸溶液洗滌除去；有機相中的鐵則利用銦、鐵在不同濃度鹽酸下反萃的特點，用低濃度鹽

6、酸反萃銦，而用較高濃度鹽酸反萃鐵，達到銦與鐵分離的目的，并再生有機相；負載有機相用稀鹽酸循環(huán)反萃取，達到富集銦的目的。1試驗1.1儀器與試劑WYX-2型原子吸收光譜儀 (沈陽分析儀器廠)。72G型分光光度計 (上海分析儀器廠)。THZ-82型恒溫振蕩儀。P204，化學純 (上?；瘜W試劑廠)?；腔河停惺勖河徒?jīng)濃硫酸磺化后，用Na2CO3溶液和蒸餾水洗至中性。其余試劑均勻分析純。1.2試驗方法將油、水兩相按一定比例置于分液漏斗內(nèi)混勻，在振蕩器上振蕩所要求時間，靜置分層后分析水相中銦、銻、鐵含量，其中低含量的銦、銻用原子吸收光譜法測定；高含量銦用EDTA絡(luò)合滴定法測定；高含量鐵用K2Cr2O7滴

7、定法測定；低含量鐵用鄰二氮菲分光光度法測定。用差減法計算萃取率。2結(jié)果與分析2.1含銦浸出液的組成復(fù)雜含銦銻渣用稀硫酸浸出后，浸出液組成見表1。浸出液余酸酸度 (H+濃度) 為0.60.8mol/L。由表中數(shù)據(jù)可見，浸出液中Sb3+，特別是Fe3+(Fe2+) 含量高，且銦、銻、鐵三者同為三價離子，在萃取條件下銻、鐵對銦的影響大，Zn2+、Ca2+、Na+等不被萃取。因此銦與銻、鐵的分離是制取較純InCl3溶液的關(guān)鍵。表1含銦浸出液組成(陽離子)元素InSbFeZnCaNa質(zhì)量濃度/g.L-10.310.330.520.6224.024.63.45.01.11.535402.2P204-煤油溶

8、液萃取銦的條件用30 vol% P204的磺化煤油溶液，按相比O/A=1/3，控制萃取時間5min，對不同酸度的浸出液進行萃取，考察在不同酸度下銦、銻、鐵的萃取情況，結(jié)果見圖1。圖1酸度對銦、銻、鐵萃取的影響1 銦；2 銻；3 鐵由圖1可見，在浸出液酸度為0.30.7mol/L內(nèi)銦都有較高的萃取率 (大于92%)，即使直接對浸出液進行萃取 (酸度在0.7mol/L左右)，銦的一次萃取率也可達92%，對于銻而言，只有60%被萃取，而鐵的萃取率小于3%。因此，確定直接用P204-磺化煤油溶液對浸出液進行萃取，而不需要預(yù)先調(diào)節(jié)浸出液酸度。通過增加萃取級數(shù)可進一步提高銦的萃取率。試驗證明，經(jīng)過三級逆流

9、萃取，銦的萃取率在99%以上，銻的萃取率在80%左右，鐵的萃取率為5%。萃取平衡時間試驗 (見圖2) 表明，P204-煤油溶液對銦的萃取可在5min內(nèi)達到平衡；鐵的萃取率隨時間增加逐步升高，平衡時間較長；銻的萃取平衡時間比銦更短，但萃取率較低，因此控制有效萃取時間為5min。對含銦浸出液所確定的萃取條件為：30% P204-磺化煤油溶液，O/A=1/3，萃取平衡時間5min，萃取水相為浸出原始液。在此條件下，經(jīng)過一次萃取后負載有機相組成為In 0.910.96g/L、Sb 0.901.0g/L、Fe 1.51.6g/L。2.3負載有機相中銻的洗脫圖2萃取時間與銦、銻、鐵萃取率的關(guān)系(O/A=1

10、/3; 30%P204-煤油溶液)1 銦；2 銻；3 鐵按照上述萃取條件進行萃取后，負載有機相中銦、銻含量相當，鐵含量稍高。為了除去有機相中的銻，經(jīng)過反復(fù)試驗，選用草酸溶液洗滌除銻的方法。配制了一系列不同濃度的草酸溶液，按相比11，對負載有機相進行洗銻試驗，所得結(jié)果見圖3。圖3草酸溶液濃度與銻洗脫率的關(guān)系由圖3可見，草酸溶液具有洗銻的良好效果。草酸溶液濃度在20g/L以上時洗滌效果基本相同，銻的一次洗脫率在90%以上，因此確定洗滌液草酸溶液濃度為20g/L。按照上述洗滌條件連續(xù)兩次對負載有機相洗滌，銻的洗脫率可達99%以上，而銦的洗脫率接近于零，鐵的洗脫率為18%左右?？梢姡x擇草酸溶液對負載

11、有機相進行洗滌，可除去絕大部分銻，銦幾乎沒有損失，達到了銦、銻分離的目的。負載有機相用草酸溶液洗滌后，其組成為In 0.910.96g/L、Sb 0.010.02g/L、Fe 1.21.3g/L。2.4銦的反萃取經(jīng)草酸溶液洗滌后，負載有機相中的主要成分是銦和鐵，利用這兩種離子可以分別在不同濃度鹽酸下反萃的性能，控制不同的鹽酸濃度，分別進行反萃取。圖4表示了銦、鐵的反萃率與鹽酸濃度的關(guān)系。圖4不同HCl濃度下銦、鐵反萃率( O/A=5/1; 反萃時間5min)1 銦；2 鐵試驗結(jié)果表明，銦、鐵的反萃率均隨鹽酸濃度的增加而升高，但銦的反萃率在鹽酸濃度為2mol/L時已達到88%以上，而此時鐵的反萃

12、率不到5%；當鹽酸濃度為3mol/L時銦的反萃率達到92%，而鐵的反萃率僅為15%左右，這樣通過控制反萃時鹽酸濃度可達到分離銦、鐵的目的。反萃時間試驗結(jié)果 (見圖5) 表明，用2mol/L HCl反萃取銦時，可在10min內(nèi)達到平衡，因此，確定反萃取時間為10min。圖5銦的反萃率與反萃時間關(guān)系(HCl 2mol/L; O/A=5/1)這樣，最后確定的反萃條件是：HCl 2mol/L，反萃相比O/A=5/1，反萃時間10min。按照這樣的反萃條件，銦的一次反萃率在92%以上，經(jīng)過三級逆流反萃取，銦的反萃率可達99%以上。經(jīng)過洗滌后的負載有機相進行一次反萃取后，所得反萃液組成為In 4.24.4

13、g/L、Sb 0.050.1g/L、Fe 0.30.32g/L，InCl3純度90%以上。2.5循環(huán)反萃取試驗為了制備既有較高純度又有較大濃度的InCl3溶液，按照2.4節(jié)的反萃條件對洗滌后的負載有機相進行循環(huán)反萃取試驗，反萃取液經(jīng)過3次循環(huán)后，得到如下組成的InCl3溶液：In 2526g/L、Sb 0.30.6g/L、Fe 1.81.9g/L。此溶液可直接進行還原制取海綿銦。3結(jié)論1. 用P204-磺化煤油溶液直接對含銦浸出液進行萃取，控制萃取時間5min，銦有較高的萃取率，而鐵的萃取率很低，達到了初步分離銦、鐵的目的。2. 用濃度為20g/L的草酸溶液對萃取后的負載有機相進行洗滌，經(jīng)過連續(xù)2次洗滌，99%以上的銻被洗脫，而銦幾乎不損失，達到了分離銦、銻的目的。3. 用2mol/L HCl對洗滌后的有機相進行反萃取，銦的一次反萃率在88%以上，三級反萃率在99%以上，而鐵的反萃率低，進一步分離了銦和鐵，所制備的反萃液中InCl3純度達到90%以上。4. 用2mol/L HCl循環(huán)反萃取，可使反萃液中的銦富集，制得含銦量達2530g/L的InCl3溶液，為進一步還原制備海綿銦提供了可能。作