專利名稱：分離鋅焙砂酸性浸出液中銦的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬分離鋅焙砂酸性浸出液中銦的方法、特別是用聚丙烯基強堿性陰離子交換纖 維分離鋅焙砂酸性浸出液中銦的方法。
背景技術(shù)：
銦屬于共生的稀散金屬元素，迄今未發(fā)現(xiàn)單一或以銦為主要成分的的天然礦床，在自然 界中，銦多以微量的形式分散伴生于其它礦物中，其中含銦量最高的礦物是含硫鉛鋅礦。提 取銦的最大難題是銦的富集和與大量共生元素分離。我國銦儲量居世界第一，除滿足國內(nèi)需 求外，還大量出口創(chuàng)匯，為我國重要戰(zhàn)略物資。
目前我國產(chǎn)銦企業(yè)如廣西華錫集團采用的鉛鋅礦中提銦辦法,主要是先用黃鉀鐵礬法把
鋅焙砂低酸浸取液中的銦沉淀富集，再焙燒黃鉀鐵礬使銦揮發(fā)后在煙道富集，收集的煙灰， 用酸浸取，浸取液中的銦用P204萃取劑-煤油體系進行萃取分離。整個工藝復(fù)雜，萃取劑的 損耗大，污染環(huán)境比較嚴(yán)重，銦總提取率低，萃余液難處理，經(jīng)濟效益和環(huán)境保護方面都不 夠理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種用強堿性陰離子離子交換纖維柱的方法，從電解鋅 工藝中的鋅焙砂的低酸浸出液中，對共存元素進行分離及富集銦。 本發(fā)明以如下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題
1、 浸出液前處理
加入與浸出液體積相當(dāng)?shù)?-12% (重量％，以下同)的Na2S03，攪拌均勻，加熱控溫 80-90°C，保持20-30分鐘，溶液pH值4.0-5.0，停止加熱，放置24小時后分離沉淀，棄去 上層清液，沉降物用2mol/LHCl溶液溶解，用10%NaOH溶液調(diào)節(jié)溶液至pH=2.0，得上柱 料液。也可將浸出液加熱至80-90'C，通入SO2氣體20分鐘，用Na2C03溶液調(diào)試液pH至 4.0-5.0，停止加熱，放置24小時后分離沉淀，棄去上層清液，沉淀用2mol/LHCl溶液溶解， 用10n/。NaOH溶液調(diào)節(jié)溶液至p1^2.0，得上柱料液。
2、 離子交換纖維柱分離條件控制
a.聚丙烯基強堿性陰離子交換纖維預(yù)處理用去離子水浸泡未使用的新聚丙烯基強堿性陰離子交換纖維48小時，擠干纖維中的水 分，再用無水乙醇反復(fù)攪洗纖維3~5次，擠千纖維中的乙醇，再用去離子水洗凈纖維中的乙 醇，將擠干的纖維置于4(TC的干燥箱內(nèi)烘干。烘干后的纖維再用2moi/LHCl浸泡3~5小時， 用去離子水洗至中性，置于4(TC的干燥箱內(nèi)烘干，待用。
b裝柱
潔凈玻璃活塞交換柱下部鋪墊一層玻璃棉或脫脂棉，注入一定量的去離子水。將經(jīng)過a 處理的纖維剪碎，用pH-2的HCl溶液浸泡20miA后裝柱，纖維層上覆蓋一層玻璃棉或脫脂 棉，保持液面高于纖維層。
c. 料液上柱分離
室溫下(25~35°C)，用pH-2.0的HCl溶液平衡纖維柱后，按料液(ml):聚丙烯基強堿 性陰離子交換纖維(g"l : 1的比例，將a制備的料液注入b制備的交換柱，停留20min，以 lml/min的流速進行交換吸附。
d. 洗脫
室溫下(25~35")，以pH=2.0的lmol/L NaCl溶液淋洗c交換柱，F(xiàn)e和Cu被完全洗 脫之后，In才開始流出，待In被洗脫完全后，Zn仍未流出。收集含In的所有流出液。
e. 纖維柱的再生
經(jīng)過d洗脫In后的纖維柱用2mol/LHCl溶液淋洗，用去離子水淋洗至中性，再以 pH=2.0的HC1溶液平衡纖維柱后，即可再次使用。
本發(fā)明的分離鋅焙砂酸性浸出液中銦的方法，工藝步驟簡單、易掌握，能耗低，對環(huán) 境污染小，銦的分離效果好，銦的收率可以達到92%以上，離子交換纖維再生后可重復(fù)使用。
具體實施例方式
本方法以強堿性陰離子離子交換纖維柱對廣西華錫集團電解鋅生產(chǎn)工藝中鋅焙砂低酸浸 出液中共存元素進行分離及銦富集。該鋅焙砂低酸浸出液成分復(fù)雜，其中鋅(104g/L)、鐵 (20.8g/L)、銅(1.64g/L)、錳(4.98g/L)、鎘(0.46g/L)、鈣(0.31g/L)和鎂(1.71g/L)等金屬元素的濃 度均高于待富集的銦(0.15g/L)，其中鐵和鋅的濃度比銦高2 3個數(shù)量級，而且三價鐵(Fe3+) 離子和鋅離子(Z^+)與銦(In3+)離子一樣都易形成配陰離子，嚴(yán)重影響強堿性陰離子交換纖 維對銦(In3+)離子交換與分離。因此，低酸浸取液在上交換柱之前，必須對其進行前處理， 除去大部分鐵、鋅以及其他共存離子。
本分離鋅焙砂酸性浸出液中銦的方法包括浸出液前處理和離子交換纖維柱分離兩部分 內(nèi)容。其主要步驟為
先通S02或加入Na2S03將大部分Fe"還原成Fe2+，再調(diào)溶液pH=4-5;加入與浸出液體 積相當(dāng)?shù)?-12%Na2S03攪拌均勻，加熱控溫80-90'C，保持20-30分鐘，溶液pH值4.0-5.0， 停止加熱，放置24小時后分離沉淀，棄去上層清液，沉降物用2mol. /L HC1溶液溶解，用 10。/。NaOH溶液調(diào)節(jié)溶液至pH:2.0，得上柱料液。也可將浸出液加熱至80-90°C，通入S02 氣體20分鐘，用Na2C03溶液調(diào)試液pH至4.0-5.0，停止加熱，放置24小時后分離沉淀， 棄去上層清液，沉淀用2mol./LHCl溶液溶解，用10%NaOH溶液調(diào)節(jié)溶液至pH=2.0，得上 柱料液。
其反應(yīng)式為
2Fe3+ +S032- + H20 = 2Fe2++S042-+ 2# S032- + 2H+ = S02T+ H20
F^+的還原率達到95。/。以上。在此條件下，1,隨未被還原的F^+沉淀富集下來，富集率 達到98%:
Fe3+ + 30H=Fe (OH) 3丄 In3+ + 30H-=In (OH) 3丄
讓少量未被還原的F^+以Fe(OH)3形式沉淀，此時大部分的鐵、鋅以及其他共存元素離 子留在溶液中，而銦、銅和少量鋅則被Fe(OH)3共沉淀，實現(xiàn)了銦的粗分離。
在上述條件下Zn2+、 Fe2+、 Mn2+、 Cd2+、 Cf和Mg^等共存離子不產(chǎn)生沉淀，留在溶液 中，達到了預(yù)分離的目的。但是，由于處理液中Zi^+的濃度很高，F(xiàn)e(OH)3沉淀不僅捕集了 銦，還吸附了一定量的Zn2+;另外，C^+在此條件下形成Cu20也與Fe(OH)3—起共沉淀。 因此，沉淀溶解液中不僅含有鐵和銦，還含有一定量的鋅和銅，需要用聚丙烯基強堿性陰離 子交換纖維柱進行進一步分離富集。
2、離子交換纖維柱分離條件控制
將浸出液前處理所得的沉淀用一定濃度的鹽酸溶解并讓金屬離子變成氯的配陰離子,調(diào) 節(jié)酸度后的溶解液再上陰離子交換纖維柱進行交換分離；銦配陰離子與交換纖維活性基團進 行交換被吸附，其它能與配合劑形成配陰離子的金屬離子如鐵、鋅等離子也被交換吸附，但 不同的金屬離子配陰離子在交換纖維上的交換系數(shù)不同，經(jīng)過一段距離的交換柱后，各種離 子在柱上分層分布，再用淋洗液把柱上的離子分別洗脫出來，實現(xiàn)銦富集和與共生元素分離。 其具體步驟為
(1)聚丙烯基強堿性陰離子交換纖維預(yù)處理用去離子水浸泡未使用過的新聚丙烯基強堿性陰離子交換纖維48小時，擠干纖維中的 水分，再用無水乙醇反復(fù)攪洗纖維3 5次，擠干纖維中的乙醇，再用去離子水洗凈纖維中的 乙醇，將擠干的纖維置于40'C的干燥箱內(nèi)烘干。烘干后的纖維再用2mol/LHCl浸泡3 5小 吋，用去離子水洗至中性，置于40'C的干燥箱內(nèi)烘干，待用。
(2) 裝柱
潔凈玻璃活塞交換柱下部鋪墊一層玻璃棉或脫脂棉，注入一定量的去離子水。將經(jīng)過 (1)處理的纖維剪碎，用pH-2的HCl溶液浸泡20min后裝柱，纖維層上覆蓋一層玻璃棉 或脫脂棉，保持液面高于纖維層。
(3) 料液上柱分離
室溫下(25~35°C )，用pH=2.0的HC1溶液平衡纖維柱后，按料液(m)聚丙烯基強堿 性陰離子交換纖維(g)-l : 1的比例，將(1)制備的料液注入(2)制備的交換柱，停留20miix， 以lm/min的流速進行交換吸附。
(4) 洗脫
室溫下(25~35°C)，以pH-2.0的lmol/LNaCl溶液淋洗(3)交換柱，F(xiàn)e和Cu被完全 洗脫之后，In才開始流出，待In被洗脫完全后，Zn仍未流出。收集含In的所有流出液。
(5) 纖維柱的再生
經(jīng)過(4)后的纖維柱用2mo/LHCl溶液淋洗，用去離子水淋洗至中性，再以pH-2.0 的HC1溶液平衡纖維柱后，即可再次使用。
實施例l
料液制備取鋅焙砂酸性浸出液100ml,加10%(重量濃度，以下同)Na2SO360ml力口 熱至9(TC，保持30分鐘，用H^/。Na2C03溶液調(diào)試液pH-4-5，試液中有沉淀析出，停止加 熱，放置24小時。過濾，棄去濾液，沉淀用10ml 2mol./L HC1溶液溶解，再用10%NaOH 溶液調(diào)節(jié)溶液pH-2.0，制成上柱料液，待用。
聚丙烯基強堿性陰離子交換纖維預(yù)處理用去離子水600ml浸泡20g未使用的新聚丙 烯基強堿性陰離子交換纖維48小時，擠干纖維中的水分，再用適量無水乙醇多次洗滌纖維， 至洗滌液成無色，擠干纖維中的乙醇，再用去離子水洗凈纖維中的乙醇，將擠干的纖維置于 4(TC的干燥箱內(nèi)烘干。烘干后的纖維再用2mol/LHCl浸泡3 5小時，用去離子水洗至中性， 置于4(TC的干燥箱內(nèi)烘干，待用。
裝柱取潔凈的25ml酸式滴定管為交換柱，管下部鋪墊一層玻璃棉，注入去離子水。
稱取經(jīng)過上述處理的纖維8.0g,，剪碎，用pI^2.0的HCl溶液浸泡20min后裝柱，纖維層上 覆蓋一層玻璃棉，保持液面高于纖維層lcm。
料液上柱分離室溫下(25'C)，將10ml料液注入交換柱，停留20min，調(diào)節(jié)流速lml/min 進行交換吸附。
洗脫室溫下(25°C),以pH-2.0的lmol/LNaCl溶液淋洗交換吸附后的交換柱，收集 30 60ml段的含In流出液。
實施例2
料液制備與實施例1同。
再生纖維柱將實施例1中使用過的交換柱用2mol/LHCl溶液60ml淋洗，用去離子水 淋洗至中性，再以pH-2.0的HCl溶液平衡纖維柱。
料液上柱分離室溫下(35°C )，將8ml料液注入交換柱，停留20min，調(diào)節(jié)流速lml/min 進行交換吸附。
洗脫室溫下(35°C)，以pH《0的lmol/LNaCl溶液淋洗交換吸附后的交換柱，收集 30 60ml段的含In流出液。 實施例3
料液制備取鋅焙砂酸性浸出液200ml，力卩10%Na2SO3 200ml,加熱至卯。C，保持30 分鐘，此時溶液pH-4-5，溶液中有沉淀析出，停止加熱，放置24小時。過濾試液棄去濾液， 沉淀用25ml2mol/LHCl溶液溶解，再用10%NaOH溶液調(diào)節(jié)溶液pH=2.0，制成上柱料液， 待用。
聚丙烯基強堿性陰離子交換纖維預(yù)處理與實施例1同。
裝柱取潔凈的25ml酸式滴定管為交換柱，管下部鋪墊一層脫脂棉，注入去離子水。 稱取經(jīng)過上述處理的纖維6.0g，剪碎，用pH-2.0的HCl溶液浸泡20min后裝柱，纖維層上 覆蓋一層脫脂棉，保持液面高于纖維層lcm。
料液上柱分離室溫下(30°C)，將7ml料液注入交換柱，停留20min，調(diào)節(jié)流速lml/min 進行交換吸附。
洗脫室溫下G(TC)，以p!^2.0的lmol/LNaCl溶液淋洗交換吸附后的交換柱，收集 30 60ml段的含In流出液。 實施例4
料液制備取鋅焙砂酸性浸出液150ml，加熱至90°C，通入S02 30分鐘，用10%Na2CO3
溶液調(diào)試液pI^4-5，試液中有沉淀析出，停止加熱，放置24小時。過濾，棄去濾液，沉淀 用14ml2mol/LHCl溶液溶解，再用10%NaOH溶液調(diào)節(jié)溶液pH=2.0，制成上柱料液，待用。 聚丙烯基強堿性陰離子交換纖維預(yù)處理與實施例1同。
裝柱取潔凈的25ml酸式滴定管為交換柱，管下部鋪墊一層玻璃棉，注入去離子水。 稱取經(jīng)過上述處理的纖維10.0g,剪碎，用pH=2.0的HC1溶液浸泡20min后裝柱，纖維層 上覆蓋一層玻璃棉，保持液面高于纖維層lcm。
料液上柱分離室溫下(25X:),將12ml料液注入交換柱，停留20min，調(diào)節(jié)流速lml/min 進行交換吸附。
洗脫室溫下(25°C),以pH-2.0的lmol/LNaCl溶液淋洗交換吸附后的交換柱，收集 3Q 60ml段的含In流出液。
權(quán)利要求
1.一種分離鋅焙砂酸性浸出液中銦的方法，其特征是(1)浸出液前處理加入與浸出液體積相當(dāng)?shù)?-12％(重量％，以下同)的Na2SO3，攪拌均勻，加熱控溫80-90℃，保持20-30分鐘，溶液pH值4.0-5.0，停止加熱，放置24小時后分離沉淀，棄去上層清液，沉降物用2mol./L HCl溶液溶解，用10％NaOH溶液調(diào)節(jié)溶液至pH＝2.0，得上柱料液；也可將浸出液加熱至80-90℃，通入SO2氣體20分鐘，用Na2CO3溶液調(diào)試液pH至4.0-5.0，停止加熱，放置24小時后分離沉淀，棄去上層清液，沉淀用2mol./L HCl溶液溶解，用10％NaOH溶液調(diào)節(jié)溶液至pH＝2.0，得上柱料液；(2)離子交換纖維柱分離條件a.聚丙烯基強堿性陰離子交換纖維預(yù)處理用去離子水浸泡未使用過的新聚丙烯基強堿性陰離子交換纖維48小時，擠干纖維中的水分，再用無水乙醇反復(fù)攪洗纖維3～5次，擠干纖維中的乙醇，再用去離子水洗凈纖維中的乙醇，將擠干的纖維置于40℃的干燥箱內(nèi)烘干；烘干后的纖維再用2mol/L HCl浸泡3～5小時，用去離子水洗至中性，置于40℃的干燥箱內(nèi)烘干，待用；b.裝柱潔凈玻璃活塞交換柱下部鋪墊一層玻璃棉或脫脂棉，注入一定量的去離子水；將經(jīng)過a處理的纖維剪碎，用pH＝2的HCl溶液浸泡20min后裝柱，纖維層上覆蓋一層玻璃棉或脫脂棉，保持液面高于纖維層；c.料液上柱分離室溫下，用pH＝2.0的HCl溶液平衡纖維柱后，按料液ml∶聚丙烯基強堿性陰離子交換纖維g＝1∶1的比例，將a制備的料液注入b制備的交換柱，停留20min，以1ml/min的流速進行交換吸附；d.洗脫室溫下，以pH＝2.0的1mol/L NaCl溶液淋洗c交換柱，F(xiàn)e和Cu被完全洗脫之后，In才開始流出，待In被洗脫完全后，Zn仍未流出；收集含In的所有流出液；e.纖維柱的再生經(jīng)過d洗脫In后的纖維柱用2mol/L HCl溶液淋洗，用去離子水淋洗至中性，再以pH＝2.0的HCl溶液平衡纖維柱后，即可再次使用。
全文摘要
本分離鋅焙砂酸性浸出液中銦的方法，包括浸出液前處理和離子交換纖維柱分離兩部分內(nèi)容。本發(fā)明的分離鋅焙砂酸性浸出液中銦的方法，工藝步驟簡單、易掌握，能耗低，對環(huán)境污染小，銦的分離效果好，銦的收率可以達到92％以上，離子交換纖維再生后可重復(fù)使用。
文檔編號C22B58/00GK101177740SQ20071005074
公開日2008年5月14日 申請日期2007年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月5日
發(fā)明者吳秋菊, 梅 楊, 潘雪珍, 馨 舒, 韋小玲, 琦 龔 申請人:廣西大學(xué)