Большаков - Химия и технология редких и рассеянных элементов (т.1) (1108616), страница 81
Текст из файла (страница 81)
[95[. В то же время содержание индия в возгонах редко превышает 0,01';». Для разложения возгонов иногда применяют сернокислотное выщелачиванке (остаточная кислотность свыше 10 г/л). Чтобы получить более богатые индием растворы, выщелачивают в две стадии.
Сначала растворяют недостаточным количеством серной кислоты до остаточной кислотности 1 — 3 г!л. В раствор переходит ббльшая часть цинка и кадмия, а индий остается в свинцовом остатке (кекс). Затем выщелачивают избытком серной кислоты, извлекая индий. До 30 — 40% всего индия после выщелачивания остается в свинцовом кеке и поступает затем в свинцовоплавильиое производство. Низкое извлечение индия связано, по-видимому, с образованием нндата цинка и с изоморфным вхождением индия в решетку феррита цинка, где он замещает железо (Ш) !95!. Для более полного извлечения индия из свинцового кека на некоторых заводах применяют высокотемпературное выщелачивание (гидросульфатизацию) при 85 — 95' избытком отработанного цинкового электролита, получая растворы с высоким содержанием свободной серной кислоты — 70 — 75 г!л !971.
Большего извлечения индия в раствор достигают сульфатизацией возгонов. В этом методе их нагревают с концентрированной серной кислотой до 300 †4', затем выщелачивают водой или разбавленной серной кислотой. Раньше сульфатизировали во вращающихся барабанных печах. Теперь применяют печи кипящего слоя (при этом возгоны предварительно гранулируют с серной кислотой). Помимо более полного извлечения индия, как и других редких элементов, преимущество сульфатизации в том, что удаляются примеси мышьяка, фтора и хлора, мешающие гидрометаллургическим процессам. В частности, присутствие мышьяка в растворе почти исключает применение цементационных способов извлечения индия, кадмия н других ценных компонентов.
Такая высокотемпературная сульфатизация связана с образованием большого количества вредных газов. Поэтому иногда предпочитают сульфатизацию прн низкой температуре (-180'). Кек репульпируют с отработанным цинковым электролитом, пульпу подают в печь кипящего слоя, где она упаривается, гранулируется и сульфатизируется. В этом случае весь мышьяк остается в сульфатном продукте !98!. В результате выщелачивания сульфатизнрованного продукта получаются растворы с концентрацией индия порядка 0,1 г)л, содержащие много цинка, меди, кадмия, алюминия, мышьяка и других элементов.
Из редких элементов в этих растворах могут присутствовать галлий, таллий, германий, селен, теллур. Гидролитическое осаждение. По этому способу индий выделяется из растворов в результате гидролиза в виде гидроокнси или основной соли. Растворимость гндроокиси индия (!П) в воде очень мала; она равна, по данным !99), 3,67 !О ' моль!л.
При 25' гидролиз (из сульфатных растворов) идет по реакции !пэ+ + НзО «~ !пОНп++ Н+ (12) Образуется основная соль 1п,О(504)з.пН,О; при более высокой температуре получается гидроокнсь индия (!11). Осаждается !п в том же интервале рН, что и галлий, железо (П!). При низкой концентрации индия и высокой концентрации алюминия, меди, цинка они осаждаются при одних и тех же рН (см.
рис. 39). Поэтому гидролитическим методом можно добиться только постепенного обогащения; в результате нескольких переосаждений получается нндиевый концентрат. Дальнейшее концентрирование индия производят уже другими методами. Нейтрализовать раствор при гидролитнческом осаждении можно растворами соды, едкого патра, аммиака и т. д.; чаще же всего используют окись цинка. Ее преимущество, во-первых, в том, что в растворы, которые далее используются для извлечения цинка и кадмия, не вводят никаких посторонних ионов; во-вторых, окись (гидроокись) цинка вместе с раствором Хна, образует буферную пару с определенным рН, зависящим от концентрации цинка в растворе (обычно -6,2). Тем самым становится невозможным осаждение других содержащихся в растворе металлов за счет местного превышения рН.
На рис. 66 показана схема получения индиевого концентрата из зельц-окислов, в которой используется гидролитическое осаждение. В результате двукратного осаждения окисью цинка и обработки щелочью можно из вельц-окислов, содержащих 0,0! а! индия, получить концентрат, в котором несколько процентов индия [100[. Гндролитический метод имеет существенные недостатки. Основным является неполнота осаждения индия (очевидно, нз-за небольшой скорости достижения равновесия между осадком и раствором с малой концентрацией индия) и,следовательно, низкое извлечение. Кроме металлов, осаждающихся при низком рН, в концентраты вследствие адсорбции и образования твердых растворов гидроокисей [101! переходят также металлы, осаждающиеся при более высоком рН (например кадмий), что делает осаждение еще менее селективным. Осаждение в виде арсената.
Описанныйгидролитический метод непригоден для переработки материалов со значительным содержанием мышьяка, например пылей свинцовой плавки. В процессе нейтрализации индиевых растворов в присутствии мышьяка индий начинает осаждаться прн значительно более низком рН. Как видно на рнс. 6?, особенно сильно сказывается присутствие мышьяка (Ч). В этом случае вместо основного сульфата или гидроокиси индия в осадок выделяется основной арсенат состава 61паО, ЗАззО,.хНзО. Осаждается арсенат в более узком интервале рН (ог 2 до 3,4) по сравнению с гндроокисью [99[. Арсенаты цинка, кадмия, свинца, железа (11) осаждаются при более высоком рН.
Арсенат железа (1П) осаждается совместно с инднем и даже раньше его, поэтому перед осаждением индия в виде арсената рекомендуется восстановить Ее(П[) в Ее(!1). На рнс. 68 показана схема одного нз вариантов арсенатного способа извлечения индия из возгонов [102[. Недостаток арсенатного способа, во-первых, — весьма медленная фильтрация нейтрализованных содой растворов, во-вторых, введение ионов натрия в цинковые растворы, что затрудняет их дальнейшую переработку. Преимущество его по сравнению с гидролитическим методом — более полное осаждение индия.
Осаждение 'в виде фосфата. В качествеосадителей индия было предложено использовать двухзамещенный фосфат натрия, а также пирофосфат натрия [103[. Но наилучшие результаты получены с триполифосфатом натрия Ха~РзОм [104[. При пользовании этим реактивом цинк, медь и железо (11) не мешают осаждению, мышьяк не- Вельц-окислы Остаток иа свинцовую плавку Кислое выщелачивание Найо ! Раствор 1 Раствор иа злектролиз Нейтрализация ~цинка ЕпО ! Осаке к Остаток на свинцовую плавку Р Рб ° ль, Раствор Раствор иа электролиз цинка г а- — — — н ь Осадок Раствор на извлечение галлия Раствор МаОН вЂ” ь Обработка щелочью Остаток— иидисвый концентрат ! На извлечение индия Рнс. бб.
Схема получения индиевого концентрата из вельц-окисей гидроксядным методом ЗНаЧИтЕЛЬНО СООСаждаЕтея, а 'п,2722 железо (1П) осаждается вместе с индием. Поэтому Ге (П1) предварительно должно быть 1 восстановлено в Ге (П). Оп- йз тимальные условия осаждения — рН 2,5 — 2,7 и трех-, четы- йз рехкратный избыток триполифосфата по отношению к индию.
рН' выше 5 — 6 и увеличение концентрации триполифосфата в растворе приво- др .ту 4р ду йр йу йрри дят к частичному обратному растворению индия за счет Рис. 67. Влияние мышьяка на гидролив индия в сульфвтных растворах: комплексообразования. 1 — гидролиа растворов сульфата индии; 2 — гид. ТЕХНОЛОГИЧЕСКая СХЕМа ролив в присутствии треквалентнога мыыьвка; 2— гндролиа в присутствии питивалентного мышьяка извлечения индия фосфатным способом приведена на рис. 69. Осаждают триполифосфатом при комнатной температуре. Осадок обрабатывают разбавленной Н25О4 (1Π— 15 г/л) в присутствии восстановителя.
В качестве последнего используют медный кек кадмиевого производства, содержащий металлические цинк и кадмнй. При этом присутствующее в осадке Ве (1П) восстанавливается в Ге (П) и переходит в раствор вместе с мышьяком и частью индия (до 15ог~~). Раствор содержит также триполифосфат-ионы, что позволяет использовать его на стадии осаждения 11041. После такой обработки содержание индия в концентрате увеличивается в 2 — 2,5 раза. Следующая стадия — щелочное разложение концентрата, в результате чего получаются 1п(ОН)в и раствор триполифосфата натрия, возвращаемого на осаждение.
Дальнейшая переработка гидроокиси включает растворение ее в кислоте, сульфидную очистку раствора от тяжелых металлов, цементацию индия и его амальгамное рафинирование. Фосфатным методом по сравнению с другими методами достигается более полное извлечение индия. Но так как вносить ионы Иа' и фосфата в цинковые растворы нежелательно, фосфатный метод предпочитают применять на стадии переработки первичного индиевого концентрата, полученного, например, гидролитическим осаждением 11051.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
