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铟是一种稀散金属,具有十分独特的物理及化学性质,在计算机、通讯、军工等方面有着十分广泛的用途。在目前所用的铟原料中,铟的原生物料主要是冶炼矿渣和烟尘。根据这些物料的形成原理,载铟物相主要为含铟铁酸锌和硫化铟,因此,如何从载铟物相之一的硫化铟中获取铟是提高铟浸出率的关键。本文在评述了铟资源现状、应用前景及氧化浸出在湿法冶金中的应用等研究工作的基础上,以人工合成的高纯度硫化铟为原料,研究其在硫酸体系中的常规浸出动力学,并以高锰酸钾及过氧化氢作为氧化剂,对硫化铟在硫酸体系中的氧化浸出动力学进行研究。通过实验,得到如下结论:
(1)硫化铟常规浸出时,浸出率随着温度和硫酸初始浓度的升高而升高,而氧化浸出时铟的浸出率对温度及酸初始浓度的敏感度下降。
(2)硫化铟在硫酸中的常规浸出及氧化浸出的动力学模型均为晶粒参数n<1的Avrami方程。硫化铟常规浸出和H2O2氧化浸出均受化学反应与内扩散的混合控制,而KMnO4氧化浸出则受内扩散控制。
(3)硫化铟常规浸出、KMnO4及H2O2氧化浸出反应的表观活化能分别为35.6、21.2及32.6kJ·mol-1。常规浸出时表观反应级数为0.773,KMnO4及H2O2氧化浸出时表观反应级数分别降至0.685和0.535。氧化浸出对硫化铟的浸出特性及浸出动力学均有显著影响,并降低了浸出反应对反应温度和酸初始浓度的依赖性。
(4)通过对实验数据进行拟合获得硫化铟在硫酸体系中常规浸出、KMnO4及H2O2氧化浸出的动力学方程分别为:(常规浸出)(KMnO4氧化浸出)(H2O2氧化浸出)
(5)通过对比常规浸出和氧化浸出动力学模型的误差可发现,用于常规浸出时平均误差最小,为2.24%,用于KMnO4和H2O2氧化浸出时则相对较大,平均误差分别为2.64%和2.68%。