在全球鋅冶煉行業中,超過80%的鋅產量來自濕法冶煉工藝。其典型流程包括氧化焙燒、酸性浸出、高酸浸出、除鐵、凈化及電積等步驟。然而,在處理高鐵鋅焙砂時,由于其中含有大量鐵酸鋅(ZnFe?O?),不僅增加了高酸浸出過程的復雜性,也顯著降低了有價金屬銦的浸出率(通常低于20%)。因此,如何實現鋅與銦的高效綜合回收,已成為鋅冶煉和固廢資源化領域的關鍵技術難題。
目前,針對高鐵鋅焙砂中鋅和銦的回收,主流方法是采用火法處理,如回轉窯高溫揮發生成氧化鋅煙塵,再通過濕法浸出-萃取工藝回收銦。但該方法存在能耗高、成本大、銦回收率低(一般低于75%)等問題,限制了其在工業中的廣泛應用。同時,鋅、鐵、銦在浸出過程中的行為規律尚不明確,進一步影響了工藝優化與金屬回收效率的提升。
為解決上述問題,我們提出了一條“酸性浸出—硫酸化焙燒強化浸出—離心萃取分離”的技術路線,旨在實現鋅和銦的高效回收與分離。
圖:鋅銦高效回收工藝
一、酸性浸出:初步富集鋅與分離銦渣首先對高鐵鋅焙砂進行酸性浸出處理,使其中可溶性的鋅化合物優先溶解進入溶液,形成富鋅浸出液,而大部分銦則殘留在浸出渣中。此階段的目標在于實現鋅的初步回收,并為后續銦的深度提取奠定基礎。
二、硫酸化焙燒:強化含銦渣中金屬的可浸出性針對酸性浸出后含銦較高的浸出渣,采用硫酸化焙燒工藝對其進行熱化學處理。在適宜的溫度和氣氛條件下,鐵酸鋅可被分解并轉化為可溶性的硫酸鋅,同時銦也被轉化為可溶性硫酸鹽,從而顯著提高其后續水浸過程中的浸出率。該工藝不僅能有效破壞鐵酸鋅結構,還能改善銦的賦存狀態,增強其在浸出液中的釋放能力。
三、水浸提銦:獲得高銦濃度溶液經過硫酸化焙燒后的物料,采用水浸或稀酸浸出方式將鋅、銦等金屬溶解進入溶液,得到富含銦的浸出液。該液相體系為進一步的金屬分離提純提供了良好基礎。
四、離心萃取:實現銦與鋅、鐵的高效分離在傳統溶劑萃取過程中,銦與鐵在兩相中的分配比相近,導致兩者難以有效分離。而采用離心萃取機技術,利用高速旋轉產生的強離心力場,增強兩相傳質效率,同時結合不同金屬離子在有機相與水相中的傳質速率差異,可實現銦與鋅、鐵的有效分離。通過選擇合適的萃取劑(如P204、P507等),可在短時間內完成銦的選擇性萃取,而鋅和鐵則主要保留在水相中,從而實現高效的金屬分離目標。經反萃與后續提純處理,可獲得高純度的銦產品。