一种锗硅分离方法技术

本发明专利技术涉及含锗硅原料中锗硅分离技术领域，尤其是一种锗硅分离方法，通过含锗硅物料的球磨以及采用氢氧化钠溶液在一定的温度环境下以及对液固比进行限制，使得含锗硅物料中的锗和硅均被浸出，进而破坏二氧化硅晶格对锗的包裹，再通过电解法电解分离锗硅浸出液，进而使得锗硅的分离率达到90％以上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及含锗硅原料中锗硅分离
，尤其是一种锗硅分离方法。
技术介绍
含Ge高硅原料，一般含SiO2在5％以上，而含Ge只有万分之几到千分之几。从高硅原料中提取Ge，传统工艺是采用火法还原挥发，H2SO4浸出，萃取或丹宁沉淀Ge，由于高硅原料中的Ge多数是被SiO2包裹，火法还原挥发仍然有相当部分Ge以包裹状态进入烟尘。用H2SO4浸出，该包裹中的Ge不被浸出，使Ge的浸出回收率受到影响，严重时到达50％以上不能被浸出，于是有人研究了NH4F浸出工艺，在H2SO4介质中加入NH4F达40g/L以上才能破坏SiO2包裹层，Si以硅氟酸形式存在，被浸出的Ge一般采用丹宁沉淀法回收，丹宁沉Ge后液采用石灰中和法处理含F-溶液生成CaF2渣堆放。NH4F浸出能彻底破坏SiO2包裹Ge，但由于NH4F价格贵，消耗大，而且浸出的Ge目前只能采用丹宁沉淀法提取，因而生产成本高，1kg锗的成本约为2000～2500元。并且，有人还研究了用20～40％的NaOH溶液在90℃以上浸出SiO2和Ge，再用H2SO4或HCl中和到PH8～9.2沉淀SiO2，再将沉硅渣进行碱浸。再按上述方法除硅，除硅后液再调PH值为6.5～6.8，90℃以上水解沉Ge，可得含Ge2～3％的Ge精矿。但是，该方法工艺流程长，耗碱耗酸量大，除硅同时，Ge损失大，约有30％以上Ge进入除硅渣中，Ge回收率低，过滤困难，废水处理量大，生产成本也较高。于是，本研究者经过长期的探索与研究，结合氢氧化钠溶液浸出
处理的工艺，将锗硅分离技术采用电解方法处理，进而使得锗的回收率得到较大程度的提高，降低了含锗硅原料锗回收过程的损失，降低了锗硅分离的难度，降低了锗硅分离成本；并且采用电解法分离锗硅工艺的技术文献中还未见报道，进而为含锗硅原料的锗硅分离技术提供了一种新思路。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本专利技术提供一种锗硅分离方法，能够将含锗硅物料中锗大部分脱离于二氧化硅晶格中，破坏二氧化硅晶格对锗的包裹，使得含锗硅物料中的锗和硅均被氢氧化钠浸出，并用电解法将锗硅的分离达到90％以上。具体是通过以下技术方案得以实现的：一种锗硅分离方法，包括以下步骤：(1)将含锗硅物料球磨处理后，采用质量分数为15-30％的氢氧化钠溶液进行一次浸出处理2-3h，并将其进行过滤处理，获得一次滤渣和一次滤液；一次滤渣再采用质量分数为15-30％的氢氧化钠溶液进行二次浸出处理，浸出处理时间为0.5-3h，再将其进行过滤处理，获得二次滤渣和二次滤液；二次滤渣返回回转窑中处理，再将其返回含锗硅物料中，做进一步的处理；二次滤液返回一次浸出处理中，与氢氧化钠溶液混合后，对含锗硅物料进行一次浸出处理；(2)一次滤液处理：将一次滤液作为浸出液，并对该浸出液在常温环境下，采用直流电解处理≥10h，获得电解沉积物和电解后液；电解沉积物进行烘干处理后，获得锗精矿；电解后液用氧化钙粉末进行脱硅处理，获得硅渣和脱硅液；硅渣返回回转窑处理，脱硅液返回二次浸出处理中与氢氧化钠混合后对一次滤渣进行处理，即可完成锗硅分离。所述的一次浸出处理时，氢氧化钠溶液与含锗硅物料的液固比为3-4。所述的一次浸出处理时，处理温度为80-90℃。所述的用直流电解处理的浸出液为Ge达到100～2000mg/L，SiO220～50g/L，NaOH 100～150g/L。所述的直流电解，电流密度300～700A/m2，电解槽槽压为3～4V。所述的直流电解，其阳极为含Ag合金铅板，阴极为不锈钢板。所述的含Ag合金铅板，可以为多块；阴极为不锈钢板，可以为1块，两块，三块，甚至多块。所述的直流电解处理的时间为18-40h。所述的二次浸出处理的液固比为3-4，二次浸出处理的时间为2h，二次浸出处理的温度为80-90℃。所述的含锗硅物料球磨后的颗粒度为70-100目。所述的电解沉积物进行烘干处理的温度为50-80℃。与现有技术相比，本专利技术的技术效果体现在：本专利技术通过含锗硅物料的球磨以及采用氢氧化钠溶液在一定的温度环境下以及对液固比进行限制，使得含锗硅物料中的锗和硅均被浸出，进而破坏二氧化硅晶格对锗的包裹，在通过电解法电解分离锗硅浸出液，进而使得锗硅的分离率达到90％以上。并且，本专利技术还通过对电解后液进行脱硅处理，采用氧化钙粉末对电解后液进行脱硅处理，使得硅以硅酸钙的形式被脱除后，使得氢氧化钠溶液得到再生后，返回对一次滤渣的二次浸出处理，使得原料液得到不断的回收，降低了原料的损耗，也降低了废液的排放量。并且在处理过程中没有酸碱中和消耗，使得大量的氢氧化钠溶液得到回收，降低对锗硅分离的成
本。再者，本专利技术通过对脱硅处理获得的硅酸钙进行脱出处理，使得过滤过程的难度降低，即避免了二氧化硅呈现出胶体形式存在而带来过滤困难，降低脱硅的难度，降低了生产成本和能耗。并且在脱硅过程中的锗的损失率小，仅为0.1％；再结合对一次浸出处理，二次浸出处理后的浸渣进行再次返回回转窑处理之后，进而对其中的锗进行再次的回收处理，进而提高了锗的回收率，降低了锗的损失率。在整个工艺中，使用的原料为氢氧化钠和氧化钙，使用的原料易得，并且还对氢氧化钠进行回收利用，进而使得整个工艺的处理成本较低，对环境的污染小，废液排放量低；并且，本专利技术还对氟化浸出法及碱浸中和沉淀法与本专利技术锗硅分离法进行成本的实验研究进行对比，本专利技术1kg锗消耗电能为1200～1500KWh，整个生产成本约为1000～1500元，大大低于氟化浸出法及碱浸中和沉淀法。附图说明图1为本专利技术锗硅分离方法的工艺流程图。具体实施方式下面结合附图和具体的实施方式来对本专利技术的技术方案做进一步的限定，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。实施例1如图1所示，一种锗硅分离方法，包括以下步骤：(1)将含锗硅物料球磨处理后，采用质量分数为27％的氢氧化钠溶液进行一次浸出处理2.1h，并将其进行过滤处理，获得一次滤渣和一次滤液；一次滤渣再采用质量分数为18％的氢氧化钠溶液进行二次浸出处理，浸出处理时间为2.5h，再将其进行过滤处理，获得二次滤渣和二次滤液；二次滤渣返回回转窑中处理，再将其返回含锗硅物
料中，做进一步的处理；二次滤液返回一次浸出处理中，与氢氧化钠溶液混合后，对含锗硅物料进行一次浸出处理；(2)一次滤液处理：将一次滤液作为浸出液，并对该浸出液在常温环境下，采用直流电解处理50h，获得电解沉积物和电解后液；电解沉积物进行烘干处理后，获得锗精矿；电解后液用氧化钙粉末进行脱硅处理，获得硅渣和脱硅液；硅渣返回回转窑处理，脱硅液返回二次浸出处理中与氢氧化钠混合后对一次滤渣进行处理，即可完成锗硅分离。所述的一次浸出处理时，氢氧化钠溶液与含锗硅物料的液固比为3.1。所述的一次浸出处理时，处理温度为88℃。所述的用直流电解处理的浸出液为Ge达到500mg/L，SiO2 40g/L，NaOH 110g/L。所述的直流电解，电流密度400A/m2，电解槽槽压为3.7V。所述的直流电解，其阳极为含Ag合金铅板，阴极为不锈钢板。所述的直流电解处理的时间为33h。所述的二次浸出处理的液固比为3.3，二次浸出处理的温度为88℃。所述的含锗硅物料球磨后的颗粒度为90目。所述的电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锗硅分离方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将含锗硅物料球磨处理后，采用质量分数为15‑30％的氢氧化钠溶液进行一次浸出处理2‑3h，并将其进行过滤处理，获得一次滤渣和一次滤液；一次滤渣再采用质量分数为15‑30％的氢氧化钠溶液进行二次浸出处理，浸出处理时间为0.5‑3h，再将其进行过滤处理，获得二次滤渣和二次滤液；二次滤渣返回回转窑中处理，再将其返回含锗硅物料中，做进一步的处理；二次滤液返回一次浸出处理中，与氢氧化钠溶液混合后，对含锗硅物料进行一次浸出处理；(2)一次滤液处理：将一次滤液作为浸出液，并对该浸出液在常温环境下，采用直流电解处理≥10h，获得电解沉积物和电解后液；电解沉积物进行烘干处理后，获得锗精矿；电解后液用氧化钙粉末进行脱硅处理，获得硅渣和脱硅液；硅渣返回回转窑处理，脱硅液返回二次浸出处理中与氢氧化钠混合后对一次滤渣进行处理，即可完成锗硅分离。

【技术特征摘要】
1.一种锗硅分离方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将含锗硅物料球磨处理后，采用质量分数为15-30％的氢氧化钠溶液进行一次浸出处理2-3h，并将其进行过滤处理，获得一次滤渣和一次滤液；一次滤渣再采用质量分数为15-30％的氢氧化钠溶液进行二次浸出处理，浸出处理时间为0.5-3h，再将其进行过滤处理，获得二次滤渣和二次滤液；二次滤渣返回回转窑中处理，再将其返回含锗硅物料中，做进一步的处理；二次滤液返回一次浸出处理中，与氢氧化钠溶液混合后，对含锗硅物料进行一次浸出处理；(2)一次滤液处理：将一次滤液作为浸出液，并对该浸出液在常温环境下，采用直流电解处理≥10h，获得电解沉积物和电解后液；电解沉积物进行烘干处理后，获得锗精矿；电解后液用氧化钙粉末进行脱硅处理，获得硅渣和脱硅液；硅渣返回回转窑处理，脱硅液返回二次浸出处理中与氢氧化钠混合后对一次滤渣进行处理，即可完成锗硅分离。2.如权利要求1所述的锗硅分离方法，其特征在于，所述的一次浸出处理时，氢氧化钠溶液与含锗硅物料的液固比为3-4。3.如权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李世平，倪常凯，陈磊，王志斌，
申请(专利权)人：贵州宏达环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：贵州;52