Большаков - Химия и технология редких и рассеянных элементов (т.1) (1108616), страница 80
Текст из файла (страница 80)
Среднее содержание индия в земной коре 1,4 10 ' вес.%. Индий — типичный рассеянный элемент. У него известны пять чрезвычайно редких минерала— самородный индий, индит Ре1п,5м рокезит Сп1п8„сакуранит (Сц, Хп, Ре), (1п, Зп)5а и джалиндит 1п(ОН)м Для индия характерна геохимическая связь с соседями по периодической системе, в первую очередь по диагонали — с цинком и свинцом, и по горизонтали— с оловом и кадмием, что выражается его геохимической звездой: Кроме того, проявляется его связь с железом и в несколько меньшей степени с медью [8б!.
В отличие от галлия индий накапливается преимущественно в сульфидных минералах — сфалерите Хп5 (нндием обогащены чаще темные, содержащие железо и марганец, разновидности сфалерита — марматиты), галените РЬЗ, халькопирите Сцре8,. В то же время индием часто обогащен касситерит ЗпО,. Индия в этих минералах обычно содержится от десятитысячных до сотых долей процента. Особенно высокие концентрации индия наблюдаются в сложных сульфидных минералах — сульфостаннатах свинца и сурьмы, например в цнлиндрите Бп„РЬ,БЬфм. В ннх содержание индия может достигать нескольких десятых долей процента.
Иногда резко повышенные концентрации индия наблюдаются н в некоторых силикатах. Повышенное содержание индия в минералах и рудах связано почти исключительно с месторождениями гидротермального происхождения. Наиболыпее значение имеют следующие генетические типы гндротермальных месторождений (в скобках указаны минералы-носители индия): 1) касситерито-силикато-сульфндная формация (сфалерит, касситернт, халькопирит, стаинин); 2) олово-сульфосольная формация (сфалерит, касситерит, сульфоантимонаты, сульфосоли); 3) медноколчеданная и колчеданно-полиметаллическая (сфалерит, халькопирит, галеннт); 4) свинцово-цинковые формации разных классов (сфалернт, халькопирит, галенит). Особенно много индия в наиболее высокотемпературных гидро- термальных образованиях, где сталкиваются два носителя индня— олово и цинк.
В сфалеритах нз различных касситерито-сульфидных, а также олово-сульфосольных месторождений содержание индия доходит до десятых долей процента. Особенный интерес с точки зрения извлечения индия, как и других рассеянных элементов, представляют медноколчеданные и свинцово- цинковые руды. Концентрации индия в минералах этих месторождений не превышают тысячных и даже десятитысячных долей процента; но так как запасы их больше, они дают основную массу добываемого индия. Индий, помимо указанных рудных минералов, содержится, хотя и в меньших концентрациях, также в сульфидах железа (пирите н пирро- тине).
Кроме того, он входит в силикатные минералы пустой породы (в меньшей степени, чем галлий н таллнй). В качестве источников индия используются отходы производства цветных металлов, впервую очередь цинка, свинца и олова. Распределение индия при переработке минерального сырья. Прн обогащении свинцово-цинковых и полиметаллических руд индий в основном переходит в цинковый и медный концентраты, гораздо меньше — в свинцовый и пиритный концентраты. Часть его остается в отвальных хвостах вместе с пустой породой (871. При обогащении оловянных руд он следует за касситернтом и сосредоточивается главным образом в оловянных концентратах. Распределение индия в процессах пирометаллургической переработки руд обусловливается тем, что как сам металл, так и его высший окисел !п,О, обладают весьма малым давлением пара.
Поэтому индий при окислительном обжиге, как правило, остается в огарке. В сильно- восстановительной среде, когда он восстанавливается до металла, его переход в возгоны незначителен. Сильное улетучнвание индия пабл|одаетсм в тех процессах, где есть условия для образования низшего окисла 1пчО и низшего сульфида 1п,8, обладающих большой летучестью.
В соответствии с этим при обжиге цинковых и медных концентратов, так же как при агломерации свинцовых концентратов, индий почти полностью остается в огарке (агломерате). При получении цинка пирометаллургическнм путем индий распределяется примерно поровну между черновым цинком и раймовкой.
Но если в шихте есть хлориды (например, гчаС]), индий практически полностью переходит вместе с кадмием в летучие возгоны (так называемую пуссьеру) [88]. В процессе рафинирования чернового цинка ректификацией индий как менее летучий металл накапливается в свинцовом остатке. На гидрометаллургических цинковых заводах индий, подобно галлию, остается в отвальных кеках.
Причина этого — низкий рН осаждения индия из сульфатных растворов (см. рис. 39). Если некоторая часть индия остается в растворе, то он попадает в медно-кадмиевый кек и концентрируется в остатке от разложения вторичной кадмиевой губки [891. В связи с небольшим количеством этих продуктов они не имеют значения для его извлечения. Отвальные цинковые кеки, а также раймовкн обычно перерабатывают далее способом вельцевания, при котором цинк и свинец переходят в возгоны — так называемые зельц-окислы. Вместе с ними в возгоны переходит и индий (примерно 80%) [90]. Прн восстановительной плавке свинцовых агломератов индий распределяется между всеми продуктами плавки.
Ло 30% его переходит в пыли, причем концентрация его в ннх по сравнению с агломератом увеличивается в 5 — 10 раз. Переход индия в шлак колеблется (для разных заводов) от 10 до 50оь. При последующей переработке шлаков методами вельцевания или фьюмингования индий почти полностью переходит в возгоны.
Часть его попадает в штейн; переход в черновой свинец достигает 50%. В зависимости от количества содержащихся в черновом свинце примесей, а также от применяющейся технологической схемы рафинирования свинца индий либо распределяется равномерно между различными продуктами, либо преимущественно концентрируется в каком- нибудь продукте рафинирования. Это могут быть медистые шликкеры, оловянные съемы, хлоридные шлаки после обесцинкования, сурьмянистые шлаки процесса Гарриса или, наконец, анодные шламы от электролнтнческого рафинирования свинца [91, 92]. При плавке медных концентратов примерно половина всего индия переходит в штейн, от 5 до 15ой улетучивается с пылью, остальное количество переходит в шлак. С повышением степени предварительного обжига переход в шлак увеличивается.
При конвертировании медных штейнов индий примерно на 80ой переходит в шлак. Улетучивание индия в этом процессе 15%, но конвертерная пыль, особенно ее тонкая фракция, примерно в 5 раз богаче индием по сравнению с исходным штейном. При фьюминговании шлаков медной плавки индий почти полностью переходит в возгоны 193]. При плавке оловянных концентратов индий распределяется между пылью ( 75":о) и черновым оловом ( 20')о), а в шлаках его почти нет. При рафинировании олова от свинца индий переходит в свинцовистые — 302— хлоридные съемы, так как у него высокое сродство к хлору [94[.
В сернокислотном производстве при обжиге пиритных концентратов индий почти полностью (на 90%) остается в пиритных огарках [87[. Основной источник индия в настоящее время — побочные продукты цинкового производства. Отделение индия от сопутствующих элементов.
В отличие от галлия и галлия для индия неизвестны специфические реакции, которые позволяли бы сразу отделить его от больших количеств сопутствующих элементов. Поэтому схемы выделения индия очень сложны и многостадийны. Чтобы отделить индий от сопутствующих элементов, применяют следующие способы избирательного осаждения и растворения: а) обработка избытком раствора едкого патра, при которой отделяются алюминий, цинк, мышьяк, сурьма, олово, галлий, германий (если концентрация едкого патра не превышает -20%, то гидроокись индия не растворяется); б) обработка избытком аммиака, приводящая к отделению цинка, кадмия, меди, никеля и кобальта, образующих растворимые комплексные аммиакаты; в) осаждение сульфидов тяжелых металлов (меди, свинца, висмута и т. д.) в сильнокислой среде действием сероводорода или сульфида натрия; можно воспользоваться также сульфндом цинка; процесс применяется только на последних стадиях технологии, так как значительное количество индия может захватываться в результате соосаждения; г) обработка сероводородом а слабокислой среде позволяет отделить индий в виде сульфида от железа и алюминия.
Извлечение индия нз отходов свинцово-цинкового производства. Извлечение из возгонов.Одниизосновныхвидовиндиевого сырья — пыли и возгоны. Несмотря на их различноепроисхождение,— это могут быть вельц-окислы, получающиеся при вельцеванин отвальных цинковых кеков, раймовок, свинцовых шлаков, возгоны от фьюмингования свинцовых или медных шлаков, пыли от плавки свинцовых концентратов и т.
д.,— для всех них характерно обогащение цинком, кадмием и свинцом, присутствующими в основном в виде окислов. Соответственно применяющиеся для их переработки методы имеют много общего, что позволяет нам рассматривать их совместно. Извлечение индия из возгонов затрудняется сложностью нх состава. Так, вельц-окислы завода <Электроцинк» содержат 50% цинка, 20% свинца, 0,2%< меди, 0,6':о кадмия, 3% серы, 0,7%» мышьяка, 2%» железа, 3',< двуокиси кремния, 0,3% хлора и т. д. Возгоны от фьюмингования медных шлаков завода Флнн-Флон в Канаде содержат 70% цинка, 2»й свинца, 0,2»»о меди, 1% мышьяка, 0,2% сурьмы, 1% железа, 1,5% двуокиси кремния и т. п.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
