铁矾渣提铟及铁资源利用新工艺研究

摘要

为简化现有铁矾渣提铟流程，提高铟的直收率，消除低浓度SO2烟气排放危害，本论文提出了“NaOH分解—稀盐酸浸出—还原—TBP萃取”的含铟铁矾渣湿法处理新工艺。首先在NaOH体系中分解铁矾渣，产出Na2SO4溶液和含In、Zn的铁渣。前者经净化除杂、浓缩结晶回收芒硝后返回分解工序；后者则在盐酸体系选择性浸出和TBP萃取In、Zn，浸出渣经磁选富集后作为炼铁原料。
　　 碱分解试验结果表明，在WNaOH∶W铁矾渣＝0.3814∶1、温度60℃、液固比2∶1、时间2h的最优条件下，铁矾渣分解率高达98.03％，As的浸出率为83.36％，In、Cu、Pb、Cd、Ag、Zn、Sb、Sn等有价金属绝大部留于分解渣中。碱分解过程中，铁主要以Fe3O4形式入渣。在温度40℃、液固比7∶1、反应时间2h、MHCl/MTheory＝1.8的最优条件下用稀HCl浸出分解渣，In、Zn、Cu、Cd、As、Sn、Sb、Pb、Ag的渣计浸出率分别为98.26％、99.35％、98.79％、98.93％、76.27％、68.50％、80.12％、64.82％和60.80％。89.25％的Fe留于浸出渣中，渣含Fe高达52.48％，经磁选富集和除杂后可作为炼铁原料。
　　 在温度50℃、时间25min、铁粉用量为1.5倍理论量的最优条件下，采用铁粉还原浸出液中的三价铁并置换除杂。Fe3＋的还原率达到99.90％，而As3＋、Sb3＋、Bi3＋的脱除率分别为63.95％、100％和97.65％，In的损失率＜1％。采用70％TBP＋30％磺化煤油的有机相同时萃取净化液中的In、Zn，在相比O/A＝1.5∶1、室温、水相初始酸度1.5mol.L1、振荡及静置分层时间均为10min、三级逆流萃取的最佳工艺条件下，In、Zn平均萃取率分别为98.13％和99.05％，而Fe2＋的萃取率小于1％。采用纯水反萃铟锌负载有机相，在室温、3级反萃、相比O/A＝3∶1、振荡和静置分层时间均为5min的最佳工艺条件下，Zn、In平均反萃率分别达到93.62％和99.10％。从萃取原液到萃余液，Zn、In的直收率分别为92.73％和97.24％。反萃液在常温下用锌板置换反萃液产出海绵铟和ZnCl2溶液，铟置换率大于99％。
　　 “NaOH分解—盐酸浸出—还原—TBP萃取”的含铟铁矾渣湿法处理流程实现了铁渣和低浓度SO2烟气的零排放，In和Zn的直收率大幅提高。浸出渣中的铁Fe含量高达52.48％，经磁选富集和除杂后可作为炼铁原料，可以实现锌精矿铁资源利用并消除铁渣排放对生态环境的污染。