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由于铟的品位低和烟尘成分复杂等原因,大冶公司铜冶炼厂烟尘中的铟资源尚未得到有效的回收。本研究针对这一技术难题,在大量查阅国内外文献资料,综述了铟湿法冶金的国内外研究现状的基础上,提出了“硫酸浸出-P204萃取-酸洗-TBP与HCl共同反萃-萃取剂再生-金属锌置换”的综合回收工艺流程。并对该流程的每个工序分别进行了系列的单因素实验和正交法综合实验。
对于硫酸浸出实验,分别考察了硫酸浓度、液固比、反应温度、反应时间、氧化剂及添加剂的用量对铟及其他金属浸出率的影响。确定了最优化浸出条件为:硫酸起始浓度为2.0mol/L;液固比为6:1;反应温度为75℃;反应时间为240min;无须添加氧化剂和添加剂。
对于P204萃取实验,分别考察了萃取级数、相比、酸度、平衡时间、萃取剂浓度对萃取过程的影响,确定了最佳的萃取条件为:萃取剂(P204+磺化煤油)为30%+70%,相比O/A为1:5,平衡时间为5min,酸度为初始料液酸度,三级逆流萃取。
对于TBP与HCl共同反萃实验,分别考察了反萃取级数、相比、酸度、平衡时间、反萃剂浓度对反萃过程的影响,确定了最佳的反萃取条件为:反萃剂为6mol·L-1HCl+0.1mol·L-1TBP,相比为15:1,平衡时间为15min,三级逆流萃取。
对于金属置换实验,分别考察了锌粉用量、溶液开始酸度、反应温度和反应时间对置换率的影响,确定了最佳的金属置换条件为:锌粉用量为理论用量的1.5~1.8倍,溶液初始酸度(HCl)为2mol·L-1,控制温度为70℃,反应时间为5小时,铟的平均置换率达到98.2%。
与此同时,针对铟浸出过程进行了动力学机理的研究,得出了铟浸出的化学反应动力学模型为收缩核模型1-(1-a)1/3=kt;得出了铟浸出化学反应的活化能为:Ea=63.5kJ/mol;铟浸出的动力学方程为:1-(1-a)1/3=k0/d0C0.5H2SO4exp(63500/RT)·t。
本研究在大冶有色金属有限公司技改基金的支助下进行,本研究的结果对大冶公司铜冶炼厂以降耗减排增效为目的的技术改造,提供了重要的理论参考依据。