稀有金属 1999,(02),100-103 DOI:10.13373/j.cnki.cjrm.1999.02.005

含铟浸出液中铟与锑、铁的分离和富集

曾冬铭 舒万艮 刘又年

湖南益阳师范专科学校化学系!益阳413049,中南工业大学化学系!长沙410083,中南工业大学化学系!长沙410083,中南工业大学化学系!长沙410083

摘 要：

研究了从冶炼锑渣浸出液中有效地分离铟与锑、铁的工艺条件 ;锑渣浸出液经P2 0 4 煤油溶液萃取、草酸溶液洗涤有机相和稀盐酸反萃取 , 可制得纯度 90 %以上的三氯化铟溶液 ;利用稀盐酸循环反萃取 , 使铟富集 , 浓度达到 2 5～ 30g/L。

关键词：

含铟浸出液;铟与锑、铁分离;铟富集;

中图分类号： TF84

收稿日期：1997-11-11

Separation and Concentration of Indium from Leaching Solution of Containing Indium, Antimony and Iron Ions

Abstract：

Processing conditions of effectively separating indium from the leaching solution of a smelting antimony slag were 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 H 2C 2O 4·2H 2O solution and stripping indium with a dilute solution of hydrochloric acid was separated. InCl 3 solution with purity above 90% is obtained. Indium can be concentrated through stripping with HCl solution. Indium content in InCl 3 solution is about 25～30 g/L.

Keyword：

Leaching solution of containing indium; Separating indium from antimony and iron ions; Concentration of indium;

Received： 1997-11-11

铟是一种具有重要用途的金属 ^[1] , 广泛用于电子、原子能和化工等工业, 以及制造易熔合金等。铟在地壳中含量仅为1×10^-7, 且分散程度大, 通常伴生于其它金属矿中, 如闪锌矿、方铅矿等, 因此, 回收铟的主要原料是金属冶炼过程中的废渣、烟尘、烟灰等。目前国内外已成功地从冶炼锌渣、铜烟灰等物料中回收铟, 但尚未见到从冶炼锑渣中回收铟的报道。本研究是报道从含铟、锑渣浸出液中有效地回收铟的方法。鉴于P204萃取剂对铟的萃取率高, 萃取时酸度较高, 实用性广 ^[2,3,4] , 故萃取仍采用P204-煤油溶液;浸出液中铟含量低, 而锑、铁含量高, 对进入有机相中的锑用草酸溶液洗涤除去;有机相中的铁则利用铟、铁在不同浓度盐酸下反萃的特点, 用低浓度盐酸反萃铟, 而用较高浓度盐酸反萃铁, 达到铟与铁分离的目的, 并再生有机相;负载有机相用稀盐酸循环反萃取, 达到富集铟的目的。

1试验

1.1仪器与试剂

WYX-2型原子吸收光谱仪 (沈阳分析仪器厂) 。72G型分光光度计 (上海分析仪器厂) 。THZ-82型恒温振荡仪。P204, 化学纯 (上海化学试剂厂) 。磺化煤油, 市售煤油经浓硫酸磺化后, 用Na₂CO₃溶液和蒸馏水洗至中性。其余试剂均匀分析纯。

1.2试验方法

将油、水两相按一定比例置于分液漏斗内混匀, 在振荡器上振荡所要求时间, 静置分层后分析水相中铟、锑、铁含量, 其中低含量的铟、锑用原子吸收光谱法测定;高含量铟用EDTA络合滴定法测定;高含量铁用K₂Cr₂O₇滴定法测定;低含量铁用邻二氮菲分光光度法测定。用差减法计算萃取率。

2结果与分析

2.1含铟浸出液的组成

复杂含铟锑渣用稀硫酸浸出后, 浸出液组成见表1。浸出液余酸酸度 (H⁺浓度) 为0.6～0.8 mol/L。由表中数据可见, 浸出液中Sb³⁺, 特别是Fe³⁺ (Fe²⁺) 含量高, 且铟、锑、铁三者同为三价离子, 在萃取条件下锑、铁对铟的影响大, Zn²⁺、Ca²⁺、Na⁺等不被萃取。因此铟与锑、铁的分离是制取较纯InCl₃溶液的关键。

表1 含铟浸出液组成 (阳离子)   下载原图

表1 含铟浸出液组成 (阳离子)

2.2 P204-煤油溶液萃取铟的条件

用30 vol%P204的磺化煤油溶液, 按相比O/A=1/3, 控制萃取时间5 min, 对不同酸度的浸出液进行萃取, 考察在不同酸度下铟、锑、铁的萃取情况, 结果见图1。

图1 酸度对铟、锑、铁萃取的影响

1—铟;2—锑;3—铁

由图1可见, 在浸出液酸度为0.3～0.7 mol/L内铟都有较高的萃取率 (大于92%) , 即使直接对浸出液进行萃取 (酸度在0.7 mol/L左右) , 铟的一次萃取率也可达92%, 对于锑而言, 只有60%被萃取, 而铁的萃取率小于3%。因此, 确定直接用P204-磺化煤油溶液对浸出液进行萃取, 而不需要预先调节浸出液酸度。通过增加萃取级数可进一步提高铟的萃取率。试验证明, 经过三级逆流萃取, 铟的萃取率在99%以上, 锑的萃取率在80%左右, 铁的萃取率为5%。

萃取平衡时间试验 (见图2) 表明, P204-煤油溶液对铟的萃取可在5 min内达到平衡;铁的萃取率随时间增加逐步升高, 平衡时间较长;锑的萃取平衡时间比铟更短, 但萃取率较低, 因此控制有效萃取时间为5 min。对含铟浸出液所确定的萃取条件为:30%P204-磺化煤油溶液, O/A=1/3, 萃取平衡时间5 min, 萃取水相为浸出原始液。在此条件下, 经过一次萃取后负载有机相组成为In 0.91～0.96 g/L、Sb 0.90～1.0 g/L、Fe 1.5～1.6 g/L。

2.3负载有机相中锑的洗脱

按照上述萃取条件进行萃取后, 负载有机相中铟、锑含量相当, 铁含量稍高。为了除去有机相中的锑, 经过反复试验, 选用草酸溶液洗涤除锑的方法。配制了一系列不同浓度的草酸溶液, 按相比1∶1, 对负载有机相进行洗锑试验, 所得结果见图3。

图2 萃取时间与铟、锑、铁萃取率的关系

(O/A=1/3;30%P204-煤油溶液) 1—铟;2—锑;3—铁

图3 草酸溶液浓度与锑洗脱率的关系

由图3可见, 草酸溶液具有洗锑的良好效果。草酸溶液浓度在20 g/L以上时洗涤效果基本相同, 锑的一次洗脱率在90%以上, 因此确定洗涤液草酸溶液浓度为20 g/L。按照上述洗涤条件连续两次对负载有机相洗涤, 锑的洗脱率可达99%以上, 而铟的洗脱率接近于零, 铁的洗脱率为18%左右。可见, 选择草酸溶液对负载有机相进行洗涤, 可除去绝大部分锑, 铟几乎没有损失, 达到了铟、锑分离的目的。负载有机相用草酸溶液洗涤后, 其组成为In 0.91～0.96 g/L、Sb 0.01～0.02 g/L、Fe 1.2～1.3g/L。

2.4铟的反萃取

经草酸溶液洗涤后, 负载有机相中的主要成分是铟和铁, 利用这两种离子可以分别在不同浓度盐酸下反萃的性能, 控制不同的盐酸浓度, 分别进行反萃取。图4表示了铟、铁的反萃率与盐酸浓度的关系。

试验结果表明铟铁的反萃率均随盐酸浓度的增加而升高, 但铟的反萃率在盐酸浓度为2 mol/L时已达到88%以上, 而此时铁的反萃率不到5%;当盐酸浓度为3 mol/L时铟的反萃率达到92%, 而铁的反萃率仅为15%左右, 这样通过控制反萃时盐酸浓度可达到分离铟、铁的目的。

图4 不同HCl浓度下铟、铁反萃率

(O/A=5/1;反萃时间5 min) 1—铟;2—铁

反萃时间试验结果 (见图5) 表明, 用2 mol/L HCl反萃取铟时, 可在10 min内达到平衡, 因此, 确定反萃取时间为10 min。

图5 铟的反萃率与反萃时间关系

(HCl 2 mol/L;O/A=5/1)

这样, 最后确定的反萃条件是:HCl 2 mol/L, 反萃相比O/A=5/1, 反萃时间10 min。按照这样的反萃条件, 铟的一次反萃率在92%以上, 经过三级逆流反萃取, 铟的反萃率可达99%以上。经过洗涤后的负载有机相进行一次反萃取后, 所得反萃液组成为In 4.2～4.4 g/L、Sb 0.05～0.1 g/L、Fe 0.3～0.32 g/L, InCl₃纯度90%以上。

2.5循环反萃取试验

为了制备既有较高纯度又有较大浓度的InCl₃溶液, 按照2.4节的反萃条件对洗涤后的负载有机相进行循环反萃取试验, 反萃取液经过3次循环后, 得到如下组成的InCl₃溶液:In 25～26 g/L、Sb0.3～0.6 g/L、Fe 1.8～1.9 g/L。此溶液可直接进行还原制取海绵铟。

3结论

1.用P204-磺化煤油溶液直接对含铟浸出液进行萃取, 控制萃取时间5 min, 铟有较高的萃取率, 而铁的萃取率很低, 达到了初步分离铟、铁的目的。

2.用浓度为20 g/L的草酸溶液对萃取后的负载有机相进行洗涤, 经过连续2次洗涤, 99%以上的锑被洗脱, 而铟几乎不损失, 达到了分离铟、锑的目的。

3.用2 mol/LHCl对洗涤后的有机相进行反萃取, 铟的一次反萃率在88%以上, 三级反萃率在99%以上, 而铁的反萃率低, 进一步分离了铟和铁, 所制备的反萃液中InCl₃纯度达到90%以上。

4.用2 mol/LHCl循环反萃取, 可使反萃液中的铟富集, 制得含铟量达25～30 g/L的InCl₃溶液, 为进一步还原制备海绵铟提供了可能。

参考文献

[1] 　周敬元 湖南冶金 , 1984, 36 (4) :36

[2] 　宋玉林 稀有金属 (国内版 ) , 1982 , 6 (1) :35

[3] 　姚根寿 有色冶炼 , 1994, 2 3 (4) :5 2

[4] 　姚昌洪 湖南有色金属 , 1996 , 12 (2 ) :5 8