專利名稱：高雜質(zhì)粗銦一次電解生產(chǎn)4n5精銦的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于冶金領(lǐng)域，涉及一種提取4N5精銦的生產(chǎn)方法，適用于從高含雜粗銦 物料中(主要是高錫高鉛)一次電解生產(chǎn)純度達(dá)99. 995%精銦的電解精煉金屬銦的提純方法。
背景技術(shù)：
銦作為稀有金屬之一，大量應(yīng)用于半導(dǎo)體工業(yè)，還可做高級合金材料，在醫(yī)療、化 工、玻璃工業(yè)、電器工業(yè)也有廣泛用途，目前金屬銦已成為發(fā)展現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)不可缺少的重 要材料。近年來，由于國家和行業(yè)對精銦產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的不斷修訂，使精銦產(chǎn)品的純度逐漸提 高。由最初的99. 99%修訂到99. 993%，又從99. 993%修訂到99. 995%，其各項(xiàng)雜質(zhì)指標(biāo) 都有了很大的降低，給精銦生產(chǎn)提出了更高的要求。原有的精銦電解工藝很難一次電解達(dá) 到99. 995%純度，一般采用兩次電解除雜。隨著鋅冶煉系統(tǒng)回收工藝的豐富，綜合回收生 產(chǎn)的粗銦質(zhì)量也有所不同。除了正常質(zhì)量的粗銦原料外，還有一部分高含雜粗銦，主要是高 鉛、高錫雜質(zhì)的粗銦原料，是精銦生產(chǎn)中的難點(diǎn)。通常精銦電解所使用的陰極有不銹鋼和 鈦板兩種，99. 993%精銦電解采用不銹鋼陰極板。在電解結(jié)束后，把陰極及析出物用稀鹽 酸溶液和交換水洗至中性后，放入加熱的甘油中熔化，極易造成產(chǎn)品污染。原有的精銦電 解，電解液中由于陽極泥的帶入和生產(chǎn)操作中帶入雜質(zhì)，以及空氣中外來污染等因素，會出 現(xiàn)溶液懸浮物和雜質(zhì)顆粒，容易造成電解液污染，使電解產(chǎn)品質(zhì)量下降，很難一次電解達(dá)到 99. 995%純度，一般采用兩次電解除雜。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了采用高雜質(zhì)粗銦一次電解生產(chǎn)4N5 精銦的技術(shù)，提高了銦電解技術(shù)對原料的適用范圍，使精銦生產(chǎn)電解技術(shù)上了一個臺階。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高雜質(zhì)粗銦一次電解生產(chǎn)4N5精銦的方法，不僅適用于 一般質(zhì)量的粗銦原料，而且適用于高雜質(zhì)粗銦(主要是高鉛、高錫)原料電解，從而實(shí)現(xiàn)節(jié) 約材料消耗、降低生產(chǎn)成本，減少生產(chǎn)周期，改進(jìn)精銦電解工藝，提高生產(chǎn)效率及產(chǎn)品質(zhì)量 的效果。采用的技術(shù)方案是高雜質(zhì)粗銦一次電解生產(chǎn)4N5精銦的方法，包括下述工藝步驟1、制備粗銦陽極，粗銦陽極是以銦主品位>95%高雜質(zhì)粗銦為原料，經(jīng)常規(guī)化學(xué) 除鉈、真空除鎘后制成陽極，陽極板用5%稀鹽酸刷洗，再用交換水洗凈、控干平整，每塊用 濾紙包好裝入陽極袋扎口下電解槽待電解。粗銦主要雜質(zhì)范圍鉛≤2.0%、錫≤ 1.6%、鉈 ≤1. 5%、鎘≤1. 5%、鋅≤1. 0%。2、制備始極片陰極和導(dǎo)電帶。①始極片制備取4N5精銦加熱至160-200°C熔化打渣后，在潑片器上潑成 0. 5-lmm厚的薄片，再用有機(jī)玻璃刀切成200mmX 580-600mm的長片，在460_480mm處裝上導(dǎo) 電棒制成，將制成的始極片陰極設(shè)置在電解槽內(nèi)，異極間距為25-30mm ；
②導(dǎo)電帶制備取4N5精銦潑成0. 8-1. 4mm薄片，切成條狀，然后均勻鋪在電解槽 頂部的兩側(cè)，連接處用稀鹽酸接緊，導(dǎo)電帶兩端分別與整流柜(已知市售產(chǎn)品)的正、負(fù)極 端子連接；3、根據(jù)工藝要求配制電解液。用4N5精銦潑成薄銦片，放入燒杯中加入硫酸緩慢 溶解，溶解后的硫酸銦溶液含銦60-80g/l。用硫酸和交換水調(diào)制使液pH值達(dá)到2-2. 5。加 入NaCl使NaCl濃度為40_60g/l，再加入熬制好的明膠液使明膠濃度為0. 2-0. 3g/l，配制 完的電解液用石英棒攪拌均勻后，按設(shè)定計(jì)量放入電解槽中；4、根據(jù)電解技術(shù)條件通電電解，電解參數(shù)控制在電解溫度為20-30°C，電流密度為 15-25A/m2，槽電壓為 0. 12-0. 18V ；5、在對高雜質(zhì)粗銦電解過程中，為了保證一次電解得到合格產(chǎn)品，采用電解液循 環(huán)系統(tǒng)，在電解液循環(huán)過程中，對低位槽電解液進(jìn)行冷卻和凈化處理，再經(jīng)倒液泵至高位槽 回到電解系統(tǒng)里。電解槽中電解液采用下進(jìn)上出方式循環(huán)，電解液達(dá)到100%過濾、冷卻并 循環(huán)。電解槽每10槽為一組循環(huán)，每槽容積0. 06-0. 08m3,尺寸240mmX 550_600mmX 500mm， 每10槽電解液流量0. 6-lm3/小時，循環(huán)泵定時30-40分鐘/次；電解周期15-20天，一次電解產(chǎn)出4N5精銦。直產(chǎn)率> 50%。電解結(jié)束后將陰極 板水洗，直接熔化后鑄錠得到4N5成品精銦。上述百分比為重量百分比。上述導(dǎo)電棒由不銹鋼棍外面卷一層銦片構(gòu)成。在上述電解工藝中，電解液可循環(huán)使用，電解開始后，電解液循環(huán)系統(tǒng)開啟，自動 控制每30-40分鐘打液，循環(huán)過程中，在低位槽，對流入的電解液進(jìn)行過濾和降溫。高位槽 (流入)一電解槽(溢出)一低位槽(過濾、冷卻)一循環(huán)泵(定時)一高位槽。電解結(jié)束 時循環(huán)系統(tǒng)關(guān)閉，待電解通電時再開啟。為保證電解正常進(jìn)行，及時補(bǔ)充酸和水，及時檢查接觸點(diǎn)及導(dǎo)電情況，以防接觸不 良，造成極間槽壓不均，而影響析出質(zhì)量。電解后期注意防止陰陽極斷裂等情況。陰極斷裂， 及時用精銦片修補(bǔ)，否則會使陰極電流密度增加而影響析出質(zhì)量。陽極斷裂，及時更換，防 止陽極下沉使陽極泥進(jìn)入電解液而造成產(chǎn)品沾污。根據(jù)電解周期15-20天，電解到期后斷 電，熔化后的陰極經(jīng)鑄錠，獲得99. 995%精銦產(chǎn)品。本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)對高雜質(zhì)粗銦一次電解生產(chǎn)純度為99. 995%的精銦。由于本發(fā)明采用4N5精銦制成的始極片作陰極，電解電流穩(wěn)定，析出均勻，槽壓更 容易精確控制。另外，由于一次電解制得4N5精銦，減少中間環(huán)節(jié)，避免產(chǎn)品污染，大幅提高 了精銦產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1高雜質(zhì)粗銦一次電解生產(chǎn)4N5精銦的方法，包括下述工藝步驟1、用粗銦制成陽極，原料粗銦主要含雜質(zhì)Pb彡1. 5%、Sn彡1. 2%、Zn彡0. 5%、 Cd彡1. 2 %、T1彡1. 0 %，銦主品位大于95 %。將上述粗銦進(jìn)行真空除鎘，真空蒸餾溫度 800-820°C，時間12小時，真空度< 0. IMpa，處理量50_60kg/爐。先除鎘后再除鉈，除鉈溫 度 230-250°C，時間 50 分鐘 / 次，次數(shù) 4 次，NH4C1 In = 75 l，ZnCl2 NH4C1 = 3 1。
將除鎘除鉈后的粗銦用5%稀鹽酸刷洗后用交換水洗凈制作陽極，陽極用濾紙包 好后裝在陽極袋內(nèi)，設(shè)置在電解槽中。2、用4N5精銦制成始極片陰極，始極片陰極為200X 580X0. 5mm，始極片陰極設(shè) 置在電解槽內(nèi)，且與陽極相距28mm。3、將電解液按設(shè)定數(shù)量裝在電解槽內(nèi)，電解液PH值為2. 5,NaCl濃度為50g/l，明 膠 0. 20-0. 3g/l，銦 60-80g/l。4、一次電解槽壓0. 12-0. 15V，電解溫度為20_30°C，電流密度15_20A/m2。每10 槽電解液循環(huán)流量0. 7-0. 8m3/小時，電解周期15天，直產(chǎn)率為50%。電解液槽外冷卻循環(huán)使用。按此條件操作電解，陰極銦熔化后取樣經(jīng)ICP-MS質(zhì)譜儀檢測雜質(zhì)如下 CuO. 0005%,Pb0. 0005%,Zn0. 0004%,Cd0. 0005%,FeO. 0005%,T10. 0005%,Sn0. 0007%, AsO. 0005 %、A10. 0005 %，雜質(zhì)總和為 0. 0046 %。實(shí)施例2高雜質(zhì)粗銦一次電解生產(chǎn)4N5精銦的方法，包括下述工藝步驟1、用粗銦制成陽極，原料粗銦主要含雜:Pb ^ 1.0%, Sn ^ 0.8%, Zn ^ 0. 1%, Cd^ 0.8%, T1彡0.8%，，銦主品大于97%。將上述粗銦用常規(guī)方法除鎘除鉈，真空除 鎘真空蒸餾溫度780-800°C，時間10小時，真空度< 0. IMpa，處理量50-60kg/爐。先除 鎘后除鉈。化學(xué)除鉈溫度230-250°C，時間50分鐘/次，次數(shù)3次，NH4C1 In = 75 1, ZnCl2 NH4C1 = 3:1。將除鎘除鉈后的粗銦用5 %稀鹽酸刷洗后用交換水洗凈制成陽極，裝在陽極袋內(nèi)， 設(shè)置在電解槽內(nèi)備用。2、用4N5精銦制成始極片陰極，始極片陰極規(guī)格為200X600X 1mm,將始極片設(shè)置 在電解槽內(nèi)，與陽極距離為30mm。3、將配制的電解液(與實(shí)施例一相同)按設(shè)定計(jì)量放入電解槽內(nèi)。4、一次電解槽壓 0. 15-0. 18V，電解溫度 20-30°C，pH值 2. 0，NaCl 濃度 60g/l，明膠 0. 2-0. 3g/l，電流密度20-25A/m2，銦60_80g/l。每槽電解液循環(huán)流量0. 6-0. 7m3/小時，電 解周期15-20天，直產(chǎn)率> 55%。按此條件操作電解后陰極熔化后取樣經(jīng)ICP-MS質(zhì)普儀檢測雜質(zhì)如下 CuO. 0003%,Pb0. 0005%,Zn0. 0004%,Cd0. 0005%,FeO. 0005%,T10. 0005%,Sn0. 0005%, AsO. 0004%, A10. 0005%，雜質(zhì)總和為 0. 0041%。
權(quán)利要求
高雜質(zhì)粗銦一次電解生產(chǎn)4N5精銦的方法，包括下述工藝步驟1)、制備粗銦陽極，粗銦陽極是以銦主品位≥95％高雜質(zhì)粗銦為原料，經(jīng)常規(guī)化學(xué)除鉈、真空除鎘后制成陽極，陽極板用5％稀鹽酸刷洗，再用交換水洗凈、控干平整，每塊用濾紙包好裝入陽極袋，扎口下電解槽待電解；粗銦主要雜質(zhì)范圍鉛≤2.0％、錫≤1.6％、鉈≤1.5％、鎘≤1.5％、鋅≤1.0％；2)、制備始極片陰極和導(dǎo)電帶；①始極片制備取4N5精銦加熱至160 200℃熔化打渣后，在潑片器上潑成0.5 1mm厚的薄片，再用有機(jī)玻璃刀切成200mm×580 600mm的長片，在460 480mm處裝上導(dǎo)電棒制成，將制成的始極片陰極設(shè)置在電解槽內(nèi)，異極間距為25 30mm；②導(dǎo)電帶制備取4N5精銦潑成0.8 1.4mm薄片，切成條狀，然后均勻鋪在電解槽頂部的兩側(cè)，連接處用稀鹽酸接緊，導(dǎo)電帶兩端分別與整流柜的正、負(fù)極端子連接；3)、根據(jù)工藝要求配制電解液，用4N5精銦潑成薄銦片，放入燒杯中加入硫酸緩慢溶解，溶解后的硫酸銦溶液含銦60 80g/l；用硫酸和交換水調(diào)制使液pH值達(dá)到2 2.5；加入NaCl使NaCl濃度為40 60g/l，再加入熬制好的明膠液使明膠濃度為0.2 0.3g/l，配制完的電解液用石英棒攪拌均勻后，按設(shè)定計(jì)量放入電解槽中；4)、根據(jù)電解技術(shù)條件通電電解，電解參數(shù)控制在電解溫度為20 30℃，電流密度為15 25A/m2，槽電壓為0.12 0.18V；在對高雜質(zhì)粗銦電解過程中，為了保證一次電解得到合格產(chǎn)品，采用電解液循環(huán)系統(tǒng)，在電解液循環(huán)過程中，對低位槽電解液進(jìn)行冷卻和凈化處理，再經(jīng)倒液泵至高位槽回到電解系統(tǒng)里；電解槽中電解液采用下進(jìn)上出方式循環(huán)，電解液達(dá)到100％過濾、冷卻并循環(huán)；電解槽每10槽為一組循環(huán)，每槽容積0.06 0.08m3，尺寸240mm×550 600mm×500mm，每10槽電解液流量0.6 1m3/小時，循環(huán)泵定時30 40分鐘/次；電解周期15 20天，一次電解出4N5精銦，直產(chǎn)率≥50％，電解結(jié)束后將陰極板水洗，直接熔化后鑄錠得到4N5成品精銦；上述百分比為重量百分比；上述導(dǎo)電棒由不銹鋼棍外面卷一層銦片構(gòu)成。
全文摘要
高雜質(zhì)粗銦一次電解生產(chǎn)4N5精銦的方法，包括制備粗銦陽極，制備始極片陰極和導(dǎo)電帶，根據(jù)工藝要求配備電解液和電解。粗銦陽極下電解槽待電解，始極片陰極設(shè)置在電解槽內(nèi)，異板間距為25-30mm，電解液放入電解槽內(nèi)，電解液中含銦60-80g/l，pH值為2-2.5，含NaCl濃度為40-60g/l，含明膠濃度為0.2-0.3g/l。電解溫度為20-30℃，電流密度為15-25A/m2，槽電壓為0.12-0.18V。本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)對高雜質(zhì)粗銦一次電解出純度為99.995％的4N5精銦。本發(fā)明采用4N5精銦制成的始極片作陰極，電解電流穩(wěn)定，析出均勻，槽壓更容易精確控制。另外，由于一次電解制得4N5精銦，減少中間環(huán)節(jié)，避免產(chǎn)品污染，大幅提高了精銦產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本。
文檔編號C25C1/22GK101892495SQ20101021206
公開日2010年11月24日 申請日期2010年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月29日
發(fā)明者李良, 李逸, 武江, 郭天立, 高永學(xué) 申請人:葫蘆島鋅業(yè)股份有限公司