1.铟的性质

2：铅泥的分析

2.1：次氧化锌中锌的浸取

2.2：镉的流向

3: 铟的浸出原理

4: 浸取过程中产生的废气的治理

5:铟萃取过程对环境的影响

5.1:LLE系列萃取槽的特点

5.2:铟萃取的合理布局

6：粗铟的制取

6.1：铟的置换

6.2:海绵铟制粗铟:

6.3:置换后液的处理

7:萃取尾水的处理

8:制铟过程中镉污染分析

附1：长沙湘和化工厂长沙湘和化工厂厂区图

附2：长沙湘和化工厂硫酸锌车间平面布置图

1.铟的性质

   铟是元素周期表中的第三族元素，硼、铝、镓、铟、铊系列的第四位，原子序数为49，原子量为114.82。呈银白色，有强金属光泽，外观很象白金。比重7.31，和锡相近。较铅软，用指甲能刻痕，可塑性很大，延展性好，可以压延成极薄的铟片。常温时不为空气所氧化，加热超过其熔点则迅速和氧、硫化合。xx性。硬度1.2。铟可溶于各种浓度的盐酸、硫酸和硝酸等无机酸，致密的铟在沸水及某些碱液中实际不被腐蚀。铟和溴在常温时即发生化合，加热时则可以与碘发生化合。铟可与多种金属生成合金。应用形式为小锭或棒，丸，条，板，粒，单晶。纯度分工业级，高纯度级(杂质少于10ppm)。锢锭溶化时，温度不宜过高，否则，易生成氧化物。

    铟属于分散元素，在地壳中含量非常低，其丰度与银的丰度相近，为0.05×10-6。目前发现的铟独立矿物只有8种，且极其少见，绝大部分的铟均主要伴生存在于其它矿物中，一般多分布于铅锌矿及锡矿中。铟的提炼很困难，目前只有铅锌冶炼厂和锡冶炼厂以副产品回收铟。绝大部分铟是从湿法炼锌的浸出渣中回收的，矿渣经化学处理后，可用溶剂萃取法得到铟。用锌片还原矿渣浸出液，也可得到铟。进一步用电解精炼，可得纯度为99.97％的金属铟。纯度为99.9999％的高纯铟，仍需利用电解法提纯。因此，目前全球的铟产量只有300吨左右，且其产能不会急剧增长。据统计，目前全球铟资源的探明储量约13万吨。

铟有其独特的物理和化学性质，有其广泛而重要的用途。

其一：铟金属显银白略带淡蓝色，光泽亮丽，其与铜银金的合金制作假牙。

    其二：铟具有熔点低（156.61°C），沸点高（2080°C），传导性好，延展性好。其氧化物能形成透明的导电膜等特性，近年在铟锡氧化物（ITO）、半导体、低熔点合金等方面得到广泛应用。特别是由于铟锡氧化物（ITO）具有可见光透过率95%以上、紫外线吸收率≥70%、对微波衰减率≥85%、导电和加工性能良好、膜层既耐磨又耐化学腐蚀等优点，作为透明导电膜已获得广泛应用。随着IT产业的迅猛发展，用于笔记本电脑、电视和手机等各种新型液晶显示器（LCD）以及接触式屏幕、建筑用玻璃等方面，作为透明电极涂层的ITO靶材（约占铟用量的70%）用量的急剧增长，使铟的需求正以年均30%以上的增长率递增。世界市场上平面显示器的快速增长成为全世界铟的生产的最主要的最终用户，包括平面电视、台式计算机显示器、可上网的笔记本电脑、手机等主要的平面显示器的快速发展和应用，使得国际市场对铟的需求急剧增长，而且目前还没有新的用于替代ITO的材料研究出来。

    其三、从常温到熔点之间，铟与空气中的氧作用缓慢，表面形成极薄的氧化膜，温度更高时，与氧、卤素、硫、硒、碲、磷作用。铟在空气中的氧化作用很慢；大块金属铟不与沸水和碱反应，但粉末状的铟可与水作用，生成氢氧化铟。铟与冷的稀酸作用缓慢，易溶于浓热的无机酸和乙酸、草酸。铟可作为包复层或与其它金属制成合金，以增强发动机轴承耐腐蚀性；铟有优良的反射性，可用来制造反射镜；银铅铟合金可作高速航空发动机的轴承材料。易熔的伍德合金中每加1％铟，可降低熔点1.45℃。铟化合物半导体有锑化铟（通迅激光光源、太阳能电池），磷化铟和锑化铟（红外检测、光磁器件、太阳能转换器等）。

    其四：铟合金可作反应堆控制棒，能够敏感地检测中子幅射；可用于登陆舱，着陆时不脆化、不开裂。

    随着科技的进步，铟的应用领域日趋扩大。由于其用量很少，尽管其价格很高，对整个产品的成本影响并不大。目前铟已作为一种新型的战略资源为世界各国所争夺。

   2：铅泥的分析

   生产硫酸锌的原料主要为次氧化锌，次氧化锌被浸出锌后的下脚料称为铅泥。

2.1：次氧化锌中锌的浸取

投料时先放废水和尾水再加硫酸，启动搅拌和排气引风，然后才能进行投料。浸取：边投料边加浓硫酸，浸取终点PH值5.0，再加1包80％左右的氧化锌，把已络合的铟，吸附沉降，使化合液池的温度上升到70～80℃。投入原料的搭配比：控制Zn含量50％以上，注意原料的质量和原料中的杂物，结块物料必须砸碎使用，严禁块状物体入桶和直接桶口倒料，原料的杂物及时捡出。

浸取过程中95％的锌，90％的镉，大部份的铁、锰被浸出进入溶液，残渣中主要为铅，大约含铅30%左右，铟、铋、锡等重金属氧化物不易被稀硫酸浸出，被残留在铅泥中。镉在次氧化锌中一般含量在1-2‰左右，大约占总量10％的镉残留在铅泥中，铅泥中含镉在0.1-0.2‰。铅泥中还含有5-8％的锌。

    2.2：镉的流向

    一吨含锌50％的次氧化锌中含镉1-2kg，做成4-4.5m3的硫酸锌溶液（30Be），每个立方溶液中含Cd300-400g，即300-400mg/l，一般在置换除杂中除去,置换渣中一般含镉10％左右,生产一吨一水硫酸锌，产生的置换渣在10kg左右,湘和化工厂一年生产4000吨一水硫酸锌,产生的镉渣应在40吨左右。

    大约有10％的镉被残留在铅泥中,由于铟需用浓硫酸浸出,因此,在浸铟过程中,镉在高酸的情况下被全部浸取出来,在浸铟过程中每吨铅泥能产生3m3左右的浸铟溶液,该溶液一般含铟300mg/l,含锌15-20g/l,含镉30-60mg/l。

3: 铟的浸出原理

当在920～980 ℃转炉中于空气气氛下(富氧至36 %) 焙烧锌矿时,生成ZnO含量达40-70 %的次氧化锌。锌精矿中约85 %的铟留在次氧化锌中。也就是说,铟在锌矿氧化过程中几乎全部以不挥发性的三价铟氧化物In2O3 形式转入次氧化锌中。

In2O3溶解于90 ～ 100 g/ L 的H2 SO4溶液中，根据这一原理,在浸铟过程中,采取强酸浸取,即在固液比（重量％）1:2的情况下,直接加浓硫酸浸取,使其H2 SO4浓度>90 g/ L,浸出时间维持在2-3hr左右,铟的浸出率可达80-90％,然后用水将该溶液稀释4-5倍,使溶液中H2 SO4浓度20-25g/ L,即0.5N左右。该溶液经搅拌、去杂、静置、压滤即得合格的铟浸出液。

4: 浸取过程中产生的废气的治理

铟浸取过程主要是以浓硫酸直接加入到固液比（重量％）1:2的铅泥中，反应过程中,将会产生大量的热（主要来源于硫酸的稀释热以及反应热），伴随着反应进行,热量夹带着酸雾（SO2和水蒸汽、少量的H2S）必须随气体排出。浸取过程中产生的废气的处理办法一般用酸雾吸收塔：在酸雾净化方式上,我们采用溶液吸收法:废气通过抽风通道经6.3C PP塑料风机吸入酸雾吸收塔吸收、净化。入口风管采用Ф500PVC管,管内风速达到27-28m/s。吸收液釆用3-5％NaOH碱性溶液,吸收率达到99.5％以上,xx能够达到净化气体的目的。风道內流动速率快, 吸收效果好,不可能外泄。吸收后的废水全部用于浸取锌（SO32-、S2-分別生成ZnSO3和硫化物沉淀），既净化了烟气，又使废水得到了合理利用。

5:铟萃取过程对环境的影响

铟萃取所用的萃取剂为P204,以航空煤油[优质煤油]为萃取载体,反萃所用的原料为盐酸分別8N和4N,煤油和盐酸均具有挥发性,如果扩散到空气中,势必污染大气,对人体也是一种严重危害,为了解决这一难题,我通过多年的潜心研究,设计功能先进的新型萃取机,并己在广西钦州某硫酸锌厂得到应用（见图：侧面空间全部用有机玻璃防护罩与空气隔离）,获得厂家一致好评。

5.1:LLE系列萃取槽的特点

LLE系列萃取槽设计独特、新颖，使用性能优于国内外同类装置，其先进性具体表现在以下几个方面:

5.1.1：溢流形式的改进：重相与轻相逆流从侧向进入一独立的缓冲空间，然后以涡流的状态同时进入搅拌室，增强了搅拌强度，管道简洁，维修，且大大提高了工作效率。

5.1.2：防堵塞：萃取过程往往会产生无机盐的结晶、固体微小颗粒的沉积、甚至产生第三相，因此，在萃取过程中，要进行定期的清理。以往的模式，一旦发生类似现象，造成管道堵塞就很难进行清理工作，只能重装被堵管道，维护相当麻烦。我们在搅拌室安装了独立的缓冲空间，在萃取槽的侧向底部安装了大口径的活节头，一旦堵塞，只要旋开活节头就能解决，操作相当方便。

5.1.3：防震动：我们将影响震动源的主要部件独立安装在一水泥基础上，减少了由于电机运转而产生的震动传递，且每一个从动皮带轮都安装了止紧螺丝，从而防止了由于皮带轮的偏移倾斜而产生的震动。

5.1.4：防腐蚀：由于萃取过程中要接触大量酸、碱等介质，且浓度一般偏高，以往的钢骨架往往在萃取一段时间后锈迹斑斑，维护保养困难。我们现在采用全塑结构，机架与萃取槽浑然一体，坚固耐用，搅拌轴及轴承座也与搅拌室隔离，不会腐蚀。

5.1.5：损耗低：萃取槽一般搅拌室多，流程长，有机相及某些反萃剂如盐酸等极易挥发，这样既增加了成本，又污染了环境。我们{zx1}设计的萃取槽从根本上解决了这一技术难题，我们整个萃取槽釆用全封闲状态，在搅拌机架中间形成一个缓冲空间，以便于气体的回落。整个萃取槽唯余液体流入的隔离室，以供观察操作用，观察空间全部用有机玻璃防护罩与空气隔离，其封闲空间全部釆用活动板式，便于操作、维护、保养。这样的设计，既控制了污染，又降低了成本。

5.1.6:{zx1}设计的铟萃取槽,型号:

LLE-24-480*2200-A采用减速箱配置,为动力与萃取箱一体机,减速箱采用垂直安装,平稳,减震,整个系统处于全封闲状态,其性能、结构型式更优于以往任何一款格式,所有机架为全塑结构,增强了整个设备的耐用性。

5.2:铟萃取的合理布局

铟萃取设计釆用所有具有污染性质的物料均进行了封闭隔离,整体布局紧凑,操作方便,实现了铟萃取过程的无污染控制。

通过浸取净化后的原料液进入原液池静置，使原液中的微细固体颗粒沉淀xx，澄清后的原液更有利于萃取，静置时间以36-48hr为佳。静置后的溶液用泵泵入高位池,高位池同时配备有萃取剂，4N、8N的反萃剂,2N的净化洗涤剂，1N的氟化物再生剂等铟萃取原料。这些原料全部装在密封的半透明PP桶内。既可以看清桶内原料的情况,又可以防止其化学物的挥发，既降低了成本，又控制了污染。通过多年的潜心研究，总结了一套萃取剂的自动再生处理工艺,不需要对P204进行单独的再生处理,再生过程直接在萃取槽内完成，再生能力强，萃取效率高。这套工艺己在多个炼铟厂得到应用。

6：粗铟的制取

6.1：铟的置换

从萃取槽出来的反萃液的酸度为2-3N,含铟30-50g/l,每m3能置换出铟30-50kg,置换液中含有:Sn4+、Bi3+、Fe3+以及少量的As3+等杂质,为了得到比较纯净的铟,我们利用Sn4+、Bi3+、In3+在强酸性条件及其一定工艺条件控制下,其置换顺序不同的原理,首先置换出Bi、其次是Sn然后才是In,在Sn、Bi置换过程中也有少量In置换出,但如果控制得当In会复溶,所以不必担心In的损耗,在锌置换出铟的过程中,将会产生一定量的H2和少量AsH3气体,由于反应过程是放热反应,所以气体中还伴随着一定量的水蒸汽。由于气体量较少,我们采用如下装置处理:

1-2为锡铋处理系统,3-4为铟析出系统,5为排气系统,排出的气体被送入20m的烟囱进行高空排空。因为排气量很少,不会对大气造成污染。

6.2:海绵铟制粗铟:

海绵铟中还含量少量Sn、Bi、铊、铁等杂质,必须进一步净化,以达到含铟99％的粗铟的目的,我们采用碱煮、加甘油的办法除去这部分杂质。在碱煮过程中,将会产生一定量的呛人的气味,为此我们设计了一个排风罩抽气装置,以除去这一部分气体,创造了一个良好的工作环境。

6.3:置换后液的处理

反萃液一般用锌粉或锌片置换出铟、及其它重金属。置换后的溶液除含有少量的Fe3+外，基本上为氯化锌溶液，该溶液经进一步净化处理后，是生产氯化锌的{zh0}原料。

7:萃取尾水的处理

从2.2节的分析中铟浸出液一般含铟300mg/l,含锌15-20g/l,含镉30-60mg/l。该溶液经过去杂、净化、澄清,然后进入萃取,萃取后的尾水称为萃余液。萃余液中含锌15-20g/l,含镉10mg/l（在萃铟和去杂过程中被处理掉了三分之二的镉,去杂过程中沉淀下来的镉及其些重金属仍然残留在铅泥中）。含酸为20g/l。由于该该溶液中大部分有害金属都被xx掉,溶液中的主要元素为Zn2+、Fe2+、Mn、H+及微量金属元素,因此,全国几乎所以的硫酸锌的萃铟废水都被应用于浸取锌，无一例外,因为萃铟废水对硫酸锌溶液的有害杂质主要为铁、锰,但在硫酸锌行业对铁锰的控制指标不是很高,后工序去杂处理也容易,所以,在铟疯涨的年代,硫酸锌行业大量上马,这也是一个主要原因。但碳酸锌、活性氧化锌、电解锌等行业由于对铁锰要求相对要高得多,去杂成本成倍增长,所以其它行业萃铟废水的综合利用相对来说要困难得多。

在铟价疯涨的年代,人民四处寻找铟源,大量的铅烟灰、铜镉渣、有色金属的下脚料、电解的阳极泥均被应用于提铟。因为许多含铟原料成份复杂，净化处理成本过高，有部份不法商人将含镉废水直接排入江河的情况时有发生。但不能将此罪责归咎于硫酸锌制造业,在硫酸锌的制造过程中,只要进行了环保设施的不断更新，职工认真履行了行业操作规程，我相信硫酸锌工艺配套制铟是可行的。

8:制铟过程中镉污染分析

制铟过程中会不会产生镉污染，这也是我们关心的问题,如果按照合理的控制, 利用硫酸锌工艺中产生的废渣提铟是不会产生镉污染的:理由如下。

①次氧化锌中含镉量一般比较低,1-2‰一般是含镉比较高的,许多次氧化锌要远远低于这一数据。

②镉在硫酸锌浸出过程中90％被浸出来了,只有少量的镉被遗留在铅泥中。

③从经济效益的角度考虑, 萃铟废水被得以回收利用,这己经是行业规律。

④除非是企业外购了含铟的高镉原料,而且不能被再生利用,才有可能产生污染,据查:湘和化工厂从未使用过高镉原料,也从未外购不含锌仅含铟的原料提铟,仅仅是利用厂內废料进行综合利用。所以，把镉污染的直接原因归咎于制铟,是没有事实根据的。

附1：长沙湘和化工厂长沙湘和化工厂厂区图

附2：长沙湘和化工厂硫酸锌车间平面布置图