Индий
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
ОСНОВНЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ИНДИЯ
Плотность при 20 0 С, г/см2 7,36
Твердость, мПа 9,0
Температура,0 С :
плавления 156,2
кипения 2075
Удельное электрическое сопротивление при 20 0 С, ом*м 8,37*10-8
Удельная магнитная восприимчивость, м3/кг -7,0*10-8
Температурный коэффициент температурного расширения 33*10-6
Площадь сечения захватов нейтронов, м2 194*10-28
Индий (In) редкий рассеянный не имеющий собственных руд и месторождений минерал.
В периодической системе расположен в третьей группе.
Атомный номер 49
Атомная масса 114,82
Размер радиуса :
атома 0,166нм,
иона (+3) 0,092 нм
Атом состоит из 2-х изотопов 113In, 115In и из 11 радиоизотопов имеющих низкую радиационную опасность.
Наиболее устойчивая валентность +3
По основности-кислотности занимает промежуточное положение между Fe2+ и Fe3+ ,относится к амфотерным элементам.
pH осаждения In(OH)3=3.3-4.4 , повышается со снижением его содержания.
Реагирует с кислотами : Cl, F, Br ; при нагревании - с O, S ; индиферентен к H.
Нитрат, сульфат, хлорид - гигроскопичны и растворимы в воде.
Кларк In в земной коре 0,07 г/т.
Распространенность в породах (г/т) :
кислых 0,07
средних 0,07
основных 0,06
у/о 0,02
глинистых сланцах 0,08
песчаниках 0,05
Общие запасы индия в цинковых рудах зарубежных стран в 1966 г. Состовляли 2,6 тыс. Тонн, подтвержденные 1,4 тыс. тонн.
Выявленные ресурсы 3 тыс. тонн.
КАНАДА - 0,25 , США - 0,22 , ПЕРУ - 0,1 , ЯПОНИЯ - 0,07 , др. страны 0,08 тыс. тонн.
СНГ : РОССИЯ - 80 % , КАЗАХСТАН - 12 % , АЗЕРДБАЙДЖАН - 8 %
Производство индия : зарубежом - 160 т/год.
СНГ : РОССИЯ - 65 % , УЗБЕКИСТАН - 28 , КАЗАХСТАН - 3,5 , УКРАИНА - 3,5
Основные потребители индия : ЯПОНИЯ, США, Зап. Европа.
ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ
Наиболее интенсивнно индий используется в Японии ( более 1/2 зарубежного производства).
Структура потребления индия в этой стране [ % ] :
электроника (оксидные погкрытия ) - 55
фотоприборы - 11
полупроводники - 6
легкоплавкие сплавы - 10
стоматология - 3
прочее - 15
Прогнозируется расширение сферы применения индия и увеличение его потребления.
3. ОСНОВНЫЕ ИНДИЙ СОДЕРЖАЩИЕ МИНЕРАЛЫ
Собственные минералы индия (4 сульфида, гидроксид, самородный индий ) не имеют самостоятельной промышленной ценности. Кроме того в сульфидной минерализации связанной с высокотемпературными фумаролами вулканов Курил обнаружены микровключения состава : Zn3CdIn2S7 , ZnCdIn2S5 , CdIn2S4 .
Минералы носители индия многочисленны, но максимальные его концентрации содержат тетраэдрические сульфиды. Главные из них характеризуются следующими средними содержаниями индия (г/т) :
Сфалерит - 49
Халькопирит – 12
Касситерит - 24
Галенит - 4
Каждый из промышленно важных минералов концентраторов индия, отличается по степени индиеносности в различных типах месторождений, нередко степень концентрации элемента в одном и том же минерале отличаются на 1-3 порядка .Особенно благоприятны для нахождения индия сульфиды из месторождений в которых они образуются совместно с минералами олова. В этом случае в сфалерите содержания могут достигать 1 % и более.
Существенную роль в медных рудах играет индий содержащий халькопирит, а в оловянных – касситерит.
4. ПРОМЫШЛЕННЫЕ ТИПЫ МЕСТОРОЖДЕНИЙ
Индий не образует собственных месторождений. В качестве попутного полезного компонента он присутствует в концентрациях представляющих промышленный интерес в рудах свинцово-цинковых, колчеданных, оловянных месторождений.
По запасам индия существует следующая градация :
Крупные 200-500
Средние 50-200
Мелкие - менее 50
По запасам индия среди свинцово-цинковых месторождений преобладают мелкие и средние, редко крупные ( Холоднинское, Смирновское ) и весьма крупные (Филизчайское ) месторождения.
Для России ( в отличии от большинства зарубежных стран ) большое значение по запасам и добыче индия имеют медные индий содержащие месторождения.
В России с ними связано 55 % запасов и 58 % добычи индия (в СНГ – 49,2 % и
55,7 % соответственно ).
5. ПРИРОДНЫЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ТИПЫ СЫРЬЯ
В России и других странах СНГ все природные и технологические типы и сорта индий содержащих руд соответствуют тем, которые выделяют на месторождениях по основному виду полезного ископаемого.
Геологические границы между различными типами руд, как правило, отсутствуют ; подсчет их запасов и содержащегося в них индия производится статистическим методом . Содержание индия по месторождениям колеблется обычно в пределах г/т, состовляя в среднем 3,6 % . На отдельных месторождениях оно достигаетг/т (Левиха, Яман-Касы, Ново-Шайтанское ).
Низкими содержаниями характерезуются руды стратиформных и колчеданно-полиметалических месторождений, более высокие содержания типичны для руд месторождений
с повышенными содержаниями олова, на которых среднее содержание индия состовляет 25-70 г/т (Смирновское, Красногорское и др. месторождения в Приморье ).
Содержание индия в оловянных рудах по отдельным месторождениям колеблется от 0,2-0,4 г/т (Дубровское, Верхнее ) до 50-60 г/т (Илинтас, Тернистое ) и в среднем по оловорудным месторождениям состовляет 8,2 г/т. Характерной особенностью многих оловорудных месторождений является большое количество индий содержащих минералов и сложный, весьма
изменчивый баланс распределения индия по минеральным формам.
6. ОЦЕНКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПРИ ПОИСКЕ И РАЗВЕДКЕ
Индий относится к попутным компонентам III группы, для подсчета запасов которых специальных геологоразвнедочных работ не проводится. Изучение и оценка индий содержащего сырья осуществляется одновременно с работами на основные полезные ископаемые в соответствии с принятыми для комплексного сырья требованиями .
Основным поисковым критерием наличия индия в изучаемых рудах или месторождениях является наличие в них цинка в сульфидной форме или олова в концентрациях, обеспечивающих возможность рентабельного получения цинковых и олвянных концентратов или их промпродуктов при промышленной переработке руд. Поэтому на стадии поисковых работ проводят опробование всех природных типов цинк - и оловосодержащего сырья на индий. При оценочных работах определяют возможное промышленное значение индия.
В процессе разведки месторождений изучают баланс распределения индия по минеральным формам и устанавливают количество индия, связанного с минералами, извлекаемыми в товарные концентраты, прежде всего со сфалеритом и касситеритом. На основании статистической обработки результатов опробования определяют корреляционные связи индия с основными полезными компонентами и при наличии последних вычисляют коэффициент корреляции и получают уравнение регрессии для каждого технологического типа и сорта руд.
В связи с тем, что содержание индия при оконтуривании запасов комплексных руд не учитывается, оно определяется по групповым пробам, характерезующим все технологические типы и сорта руд в полных разведочных пересечениях. Плотность сети опробования на индий одинакова с с плотностью сети разведочных пересечений для подсчета запасов основных компонентов по категориям С1 и С2 . Учитывая низкие содержания индия в рудах, его определение проводят по мономинеральным пробам или лабораторным концентратам, получаемым при обогащении групповых проб . В этих же целях используют лабораторные концентраты, получаемые при обогащении малообъемных проб, отбираемых при геолого-технологическом картировании месторождения. Внутренний и внешний геологический контроль качества аналитических работ и обработку результатов контрольных анализов осуществляют в соответствии с действующими методическими указаниями.
В процессе технологических исследований обогатимости руд на лабораторных или полупромышленных пробах изучают распределение индия по продуктам обогащения.
7. ДОБЫЧА, ПЕРЕРАБОТКА И ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ИНДИЙСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ.
Ииндийсодержащим сырьём, перерабатываемым в прмышленных масштабах на металургических и химических заводах, являются цинковые, свинцовые, медные, оловянные и пиритные концентраты. Индий извлекается попутно при переработке этих концентратов. Какого-либо влияния на добычу руд он не оказывает. Поэтому представление о технологии разработки месторождений индийсодержащих руд в достаточно полном объеме может быть использовано при рассмотрении эксплуатации карьеров и шахт, добывающих руды цветных металов и полиметалические.
Переработка руд и концентратов основных металов не оказывает существенного влияния на распределение индия между продуктами переработки. С достаточной достоверностью принято следующее выявленное практикой распределение индия (%) :
1 - в процессе его извлечения :
1.1 при обогащении в цинковом концентрате - 28 %
1.2 при обогащении в медном концентрате - 26 %
1.3 при обогащении в свинцовом концентрате - 2 %
1.4 при обогащении в пиритном концентрате - 9 %
1.5 в хвостах - 35 %
2 - в продуктах медеплавильного производства :
2.1 в шлаке - 70 %
2.2 в пыли - 23 %
2.3 прочих - 7 %
3 - в продуктах свинцового производства :
3.1 в пыли - 15 %
3.2 в шлаке - 60 %
3.3 в свинце - 25 %
(во время фьюмингования из шлака извлекается не менее 70 % индия )
4 - в продуктах цинкового производства :
4.1 в кеках - 90 %
4.2 в прочих - 10 %
(при вельцевании кеков в пыли изалекается 60 % индия )
Всего из полиметалической руды извлекают 12-15 % индия в основном на гидрометалургических цинковых заводах. В вельц-пылях содержание индия достигает г/т.
Таким образом, индий концентрируется в пылях вельцевания, фьюмингования и черновом свинце.
Типовая технология извлечения индия из пылей и шламов после их сульфатизации складывается из следующих операций :
растворение в воде или кислоте в одну - две стадии
гидролитическое осаждение индия при pH=3-4 совместно с гидратом окиси железа окисью цинка.
растворение и переосаждение первого осадка чистой окисью цинка с отделением от основной части железа после его восстановления
цементация индия на алюминиевых ( цинковых ) листах.
обработка губки раствором едкой щелочи и промывка водой
брикетирование губки и выплавка анодов
электролиз ( однократный или в две стадии ) хлоридного раствора ( t0=20-250 ; In 60 г/т )
Существуют особенности извлечения индия из различного сырья :
В свинцовом производстве индийсодержащим сырьём являются свинцовые концентраты и свинцовые кеки цинковых заводов. Незначительная часть индия поступает со свинцовыми кеками медеплавильных заводов, висмутистым свинцом, золото и серебросодержащими концентратами и другими промпродуктами. В целом по свинцовому производству в пыли ( возгоны ) извлекается до 40-55 % индия от его содержания в исходной шихте. Содержание индия в пылях колеблется обычно в пределах г/т. Концентрация индия в пылях по сравнению с исходной шихтой обычно увеличивается почти в двадцать раз. Они поддвергаются грануляции и сульфатизирующему обжигу при температуре 350-400 0С, в процессе которого большая часть цветных и редких металов, включая индий, переводится в легко растворимые сульфаты. В процессе грануляции и обжига значительная (25-30 %) часть индия вновь переходит в пыли, улавливаемые в электрофильтрах и возвращаемые в производственный процесс в качестве оборотного продукта, а 70-75 % индия остается в сульфатном продукте.
В медеплавильном производстве индийсодержащим сырьем являются медные концентраты, медные кеки цинкового производства и прочее сырье, входящее в перерабатываемую шихту (золотосодержащие концентраты, кварцевые флюсы, пиритный концентрат и. т.д. )
В оловянном производстве индий получается при гидрометалургической переработке возгонов, но основная его часть теряется при доводке оловянных концентратов и с отвальными шлаками.
Сквозное извлечение индия от сырья изменяется от 25 до 53 % и в среднем состовляет около 31 % .
Значительное количество индия (5-10 т в год )поступает на переработку с пиритными концентратами и серноколчеданными рудами. Большая часть пиритных концентратов перерабатывается на серную кислоту. В процессе переработки содержащийся в концентратах индий полностью теряется с отвальными шлаками ( пиритными огарками ).
За рубежом около 70 % индия получается в цинковом производстве. Отходы пирометалургического производства цинка содержат :
пыли печей коксования брикетов - 30 %
черновой свинец - до 12 %
ретортные остатки - 15 %
При гидрометалургическом производстве цинка источником извлечения индия служат возгоны вельц - и фьюминг - процесса.
В призводстве свинца источником индия служат продукты рафинирования черного свинца - дроссы, а также пыли и шлаки отражательной плавки медистых съемов. Небольшим источником индия за рубежом являются также отходы производства олова, пыли, образующиеся при плавке оловянных концентратов, где концентрируется до 75 % металла от исходного количества.
Отходы производства никеля ( никелевый штейн ) служат источником получения индия в Норвегии. Из медных руд индий извлекается в КНР.
Индий поставляется в соответствии с марками ИН-00 , ИН-0 , ИН-1 , ИН-2.
Содержание индия в двух первых марках не менее 99,999 и 99,998 % , а десяти контролируемых примесей по 0,0001-0,00001 % каждой. Особо чистый индий содержит примесей на порядок меньше, чем в обычных марках.
Испытания качества индийсодержащих продуктов производятся совместно с испытаниями их на извлечение основного метала. Технология извлечения индия выбирается на основе результатов испытаний технико-экономических рачетов и исходя из наличия поблизости металлургических заводов, перерабатывающих индийсодержащее сырье.
8. ВЛИЯНИЕ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫХ РАБОТ, ДОБЫЧИ И ПЕРЕРАБОТКИ СЫРЬЯ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ
Индий слабо изучен экологически и относится к токсичным металлам средней ( II группа ) или низкой ( III группа ) степени опасности. Токсикологические нормативы ( мг/м3 ) : ПДКр3 In2O3 - 4 ,
ВДК нитрата (в пересчете на индий ) - 0,05 (III) , ПДКсс - 0,005 (II) . Каких-либо экстремальных ситуаций в связи с загрязнением индием окружающей среды не отмечалось, как и патологий, связанных с его воздействием на животных и человека. В геологоразведочной практике индий в окружающей среде не фиксируется. В металургическом производстве он накапливается в ряде полупродуктов, и безопасность на производстве обеспечивается соблюдением обычных производственных требований.
9. ГЕОЛОГО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ.
При геолого-экономической оценке месторождения и технико-экономическом обосновании подсчетных параметров определяют условия подсчета запасов индия. Содержание индия в рудах подсчетными параметрами не лимитируется, так как его извлечение не влечет за собой увеличение капиталовложений в промышленное строительство горно-обогатительного предприятия, эксплуатационных расходов и себестоимость продукции. Дополнительный экономический эффект от извлечения индия обычно не определяется так как содержащийся в товарных концентратах индий предприятиям не оплачивается. Если технологическими исследованиями доказана возможность получения при обогащении руд цинкового концентрата марки КЦИ с содержанием индия не менее 0,04 % при оценке месторождения учитывают дополнительный экономический эффект от извлечения индия.
