铟的制备和回收方法

2021/2/26 11:34:36

背景及概述[1]

铟是一种非常重要的战略稀散金属,是制备ITO、铜铟镓硒、锑化铟、磷化铟、砷化铟等化合物半导体的重要基础材料、广泛应用于军工、航天航空、平面显示、光电信息、太阳能电池等领域,属于国家《中国制造2025》中重点发展的稀有金属功能新材料之一。

制备[1]

步骤一、电解液的制备:

A:将5N级以上纯铟水萃成铟花;

B:将铟花用硫酸溶解,然后用高纯水稀释,得到铟电解初液;所述铟电解初液制备用高纯水的电阻率在15兆欧以上;

C:往铟电解初液中加入氯化钠、明胶,调pH值得到最终电解液;所述最终电解液中,In3+浓度为50g/L、NaCl浓度为60g/L、pH值为1.5;

步骤二、电解:

将步骤一得到的电解液装入电解装置中,放入阳极、阴极,接通电源开始电解,并在电解过程中,电解液温度控制为15℃,电流密度控制为20A/m2,极距控制为40mm,并同时周期性取出阴极产品清洗烘干,得到产物高纯铟;所述阳极为4N~4N5级的纯铟,所述阴极为钛板,导电部分为钛包铜结构;

其中,极距会随着生产时间延长,阳极逐渐溶解而变大,引起电解槽电压升高,适当降低电流强度来保证产物铟的质量;

定期检测监控电解液pH值:当电解液pH值偏小时,适当添加固体氢氧化钠颗粒进行中和,添加过程注意搅拌均匀,避免局部电解液pH值过大,产生水解;当电解液pH值偏大时,缓慢加入硫酸,并注意搅拌均匀,避免加酸过量;

定期检测监控铟离子浓度:电解液铟离子浓度偏低时,适当降低电流强度,减缓贫化产生步伐,同时适当补充电解原液;电解液铟离子浓度偏高时,适当添加高纯水,进行稀释;

定期检测监控氯化钠浓度:电解液氯化钠浓度偏低时,适当添加纯氯化钠颗粒,采用少量多次添加方式,并对电解液充分搅拌及循环,避免电解液局部浓度过大。

本产物铟的纯度可达99.9994%,电流效率达到88%左右。

回收方法[2]

一种具有不产生砷化氢、不产生乳化现象、铟回收率高的优点的从锌冶炼的含铟物料中回收铟的方法:

将500L还原浸出液加热到80℃,将轻质碳酸钙调浆后缓慢加入,直至终点pH为5.0,反应1h后进行液固分离,产出含In4500g/t、Zn2.43wt%、Fe3.68wt%的石膏渣。

将该石膏渣在75℃的温度下用锌电解废液浸出2小时,并得到富铟溶液和第二石膏渣。该锌电解废液的初始硫酸浓度为95g/L,该富铟渣和该锌电解废液的液固比4L/Kg。其中,该富铟溶液的主要化学成分为:Zn55.27g/L、Fe15.92g/L,Fe2+11.40g/L、Fe3+4.52g/L、In1.31g/L,H2SO473.26g/L;该第二石膏渣的主要化学成分为:Zn0.35wt%,Fe0.16wt%,Cu0.005wt%,As0.06wt%,In47.25g/t。

将该富铟溶液加热至70℃,加入2.9g/L的工业级还原铁粉反应30min后进行液固分离,得到还原后液。该还原后液的主要化学成分为:Zn54.45g/L、Fe16.12g/L、Fe2+15.78g/L、Fe3+0.54g/L、In1.28g/L、H2SO471.43g/L。

将该还原后液加热至50℃,加入10g/L的木炭粉搅拌反应20min,产出的净化液进入萃取箱使用30%P204+70%航空煤油作为萃取剂,进行4级连续逆流铟萃取,萃取效果良好,分相速度较快,没有乳化现象产生。

参考文献

[1][中国发明]CN201910802678.4制备高纯铟的方法

[2][中国发明]CN201610187701.X从锌冶炼的含铟物料中回收铟的方法

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