Исследование и разработка прогрессивной, комплексной, экологически безопасной технологии получения компактного и порошкового индия из цинкового сырья

• Автор: Казанбаев, Леонид Александрович
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Челябинск
• Количество страниц: 300 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1. ИССЛЕДОВАНИЕ ФОРМ НАХОЖДЕНИЯ ИНДИЯ В ПОЛУПРОДУКТАХ

1.1. Методика исследовании

1.2. Цинковый концентрат и продукты обжига печей КС.

1.3. Цинковый кек.

1.4. Вельцоксид, клинкер.

1.5. Свинцовый и сульфидный кеки

2. ИССЛЕДОВАНИЕ И УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССА ИЗВЛЕЧЕНИЯ ИНДИЯ ПРИ ВЕЛЬЦЕВАНИИ.

2.1. Влияние компонентов кека на извлечение индия.

2.2. Влияние добавки оксида кальция на извлечение индия.

2.3. Влияние хлорсодержащих реагентов на отгонку индия
2.4. Влияние СаО и СаСЬ на отгонку индия
2.5. Промышленные испытания всльцсвания цинковых кековс флюсом и хлорсодержащими реагентами и разработка способа их подачи в вельцпечь
2.5.1. Подача хлорсодержащих реагентов и флюсующей добавки через загрузочное отверстие вельцпечи.
3. ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ ВЕЛЬЦВОЗГОНОВ
3.1. Выщелачивание вельцвозгонов с переводом индия в раствор.
3.1.1. Отмывка от хлора.
3.1.2. Нейтральное выщелачивание
3.1.3. Выщелачивание гидратносвиицового кека.
3.1.4. Высокотемпературное довыщелачивание свинцового кека
3.2. Подготовка раствора к экстракции индия.
3.2.1. Исследование процесса восстановления Бе III
3.2.2. Осаждение золя кремниевой кислоты
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭКСТРАКЦИОННОГО ИЗВЛЕЧЕНИЯ Ш1ДИЯ
4.1. Исследование экстракции индия системой Д2ЭГФКСЖК
4.2. Исследование реэкстракции индия из системы Д2ЭЕФК и карбоновых
кислот
4.3. Исследование физикохимических характеристик разбавителей
4.4. Лабораторные испытания экстракции индия на пилотной установке и в
заводских условиях
4.5. Промышленные испытания нового состава экстрагента для извлечения
индия с использованием нефтяных парафинов.
4.6. Совершенствование технологии экстракционного извлечения индия
системой Д2ЭГФКСЖК.
4.7. Оценка показателей извлечения индия на экстракции и расходы
реагентов
4.8. Разработка процесса экстракции и реэкстракции индия новыми экстрагентами
4.8.1. Экстракция индия из растворов с высоким содержанием металлов
примесей
4.8.2. Отработка режимов процессов экс гракции индия промывки и
реэкстракции
4.8.3. Исследование процесса экстракции индия смесями фосфорорганичсских кислот
4.8.4. Изучение химизма процессов экстракции индия из сульфатных
растворов
4.9. Аппаратурное оформление экстракционного процесса.
5. ОЧИСТКА РАСТВОРОВ ПОСЛЕ СТАДИИ ЭКСТРАКЦИОННОГО ИЗВЛЕЧЕНИЯ ИНДИЯ.
5.1. Сульфидная очистка рсэкстракта.
5.2. Очистка рафинатов экстракции индия от примесей.
6. ИССЛЕДОВАНИЯ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПАКТНОГО И 1ДИЯ ВЫСОКОЙ ЧИСТОТЫ
6.1. Цементация.
6.2. Методы очистки чернового индия и получения компактного металла.
6.3. Совершенствование метода очистки чернового металла.
6.4. Получение индия высокой чистоты
6.4.1. Исследования и оптимизация электролиза с получением индия
высокой чистоты
6.4.2. Измерение электропроводности низкоплавких хлоридных
расплавов
6.4.3. Отработка режима тонкослойного электролиза на лабораторном электролизере
6.4.4. Отработка режима тонкослойного электролиза в промышленных
условиях.
7. ИССЛЕДОВАНИЕ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ПРОЦЕССА ВАКУУМТЕРМИЧЕСКОГО РАФИНИРОВАНИЯ ИНДИЯ.
7.1. Аналитический обзор по применению вакуумтермичсских методов
в металлургии.
7.2. Теоретическое обоснование направлений совершенствования вакуумтермического метода рафинирования индия
7.3. Обоснование методов подготовки индия к вакуумтермическому рафинированию
7.4. Экспериментальное вакуумтермическое рафинирование и его
результаты
7.5. Совершенствование процесса вакуумтермического рафинирования
индия.
8. ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ИНДИЕВОГО ПОРОШКА
8.1. Методы получения порошков металлов.
8.2. Обоснование и описание процесса получения порошка индия
высокой чистоты.
8.2.1. Теоретические основы.
8.2.2. Практическая реализация процесса.
9. ТЕХНИКОЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА РЕЗУЛЬТАТОВ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ИНДИЯ
ОБЩЕЕ ОБСУЖДЕНИЕ РАЗРАБОТАННОЙ ТЕХНОЛОГИИ.
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Для того чтобы выяснить формы нахождения индия в сульфидном кеке, его последовательно отмывали водой и ССЦ, чтобы убрать сначала растворимые сульфаты меди и железа, а затем органику и элементную серу. Действительно, на рис. Железо никак себя не проявляет в спектре линий отмытого концентрата. Линий серы на рис. Рис. Рентгенофлуоресцентный спектр отмытой части сульфидного кека Примечание крестиками показано серебро, входящее в анодную часть рентгеновской трубки. Медь, мышьяк, висмут и сурьма, представленные на рис. После отмывки сульфатов и элементной серы остаточный материал снят на дифрактометре ДРОН3. Зафиксированные межплоскосгные расстояния б и их интенсивности I соответствуют дисульфиду меди и индия состава Си1п рис. Цинка, свинца и висмута в осадке не более 0,5 каждого элемента, сурьмы не более 0,3 данные химического анализа. Все перечисленные элементы находятся в кеке в сульфидной форме. Небольшая часть индия связана с тиосульфатом. Рис. СиНеБ. Элементный состав Сс 1п Б 2. Число атомов в кристаллической ячейкие . Сингония тетрагональная. Таким образом, в исследованных технологических процессах индий ведет себя как типичный редкий, рассеянный элемент, распределяясь по многочисленным фазам изученных продуктов в виде изоморфного иона в сфалерите, халькопирите, гидроксиде железа, а также в форме самостоятельных соединений связанного металла оксида 1пз, сульфида Си1п, тиошпинели Ме0х1п3 . Установлена зависимость его содержания от количества этих фаз и типа их кристаллической решетки. На основании проведенного анализа форм нахождения и распределения установлено, что индий встречается в соответствующей форме в следующих полупродуктах цинкового производства. В цинковых концентратах индий находится в форме изомерной примеси в сфалерите. В огарке и пылях, получаемых при обжиге цинкового концентрата, индий присутствует в форме оксида 1п3, который тесно связан с оксидом цинка ЪпО. Кек выщелачивания огарка серной кислотой является исходным продуктом концентрирования индия. Установлено, что коллектором индия в кеке является техногенный гидроксид железа ЕеООН. В вельцоксиде основная часть индия присутствует в форме летучего хлорида 1пС 1 з. Часть индия находится в виде нелетучего 1п3, транспорт которого осуществляется за счет летучих ТпО и РЬО. В клинкере индий находится как в форме металла, входящего в состав сульфидной части, так и форме тиошпинели состава Меп3. В свинцовом кеке индий связан с сульфидами и ферритами цинка за счт изоморфизма трхвалентных ионов индия и железа. В сульфидном кеке, индий находится в основном в форме дисульфида Си1п. Изучена структура и диагностические свойства этого соединения, что позволяет его установить в процессе переработки сульфидного кека. В процессе выщелачивания огарка и пылей обжига печей КС индий на переходит в цинковый кек. Содержание индия в цинковых кеках 0,. Таким образом, дальнейшую переработку цинковых ксков необходимо осуществлять с условием концентрирования индия в продуктах от переработки. В литературе известны два метода переработки цинковых кеков. Гидрометаллургический, при котором проводят выщелачивание цинковых кеков растворами серной кислоты при температурах 0С. Дальнейшая технология сводится к очистке получаемого цинкового раствора от примесей . Гидрометаллургический способ имеет существенный недостаток он не позволяет обеспечить извлечение индия из цинковых кеков в раствор . Пирометаллургический способ использует процессы, происходящие при температурах 0С. Основной метод пирометаллургической переработки вельцевание, т. Известны также технологии возгонки цинка в дуговой электропечи, магнетизирующий обжиг с последующим выщелачиванием огарков, хлорирующий обжиг в печах кипящего слоя . Как показало техникоэкономическое сопоставление современных способов переработки вторичного цинксодержашего сырья нинковые кеки, окисленные руды и др. В условиях вельцпроцесса индий восстанавливается до низшего оксида 1п и металла , однако возгонка последнего при температурах вельцевания практически не происходит. Фактический переход индия в возгоны из вельцуемых цинковых кеков объясняется увлечением его в газовую фазу парами возгоняющегося цинка .