一种模拟移动床从粉煤灰碱法提铝母液中吸附镓的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用模拟移动床吸附柱从粉煤灰碱法提铝母液中吸附镓的方法，该方法是以高铝粉煤灰碱法提铝过程循环富集镓的种分母液为原液，通过连续式固定床的提镓树脂连续吸附，实现种分母液中镓离子的选择性吸附提取；当初始吸附柱达到平衡时可分体式采用淋洗混合液单独进行淋洗，淋洗结束后洗涤并采用活化剂再生活化，活化后可进一步进行循环吸脱附，通过切换不同进出料口的阀门实现树脂吸附、淋洗和再生过程连续稳定进行。本发明专利技术所公开的方法具有工艺简单、能耗低、镓富集效率高、可实现连续吸附‑脱附‑再生全流程的优点，有效解决掉了镓金属的高效选择性回收利用难题，环境效益和经济效益突出，具有广阔的工业化推广前景。

A simulated moving bed adsorption method for gallium from aluminum mother liquor extracted from fly ash alkali process

【技术实现步骤摘要】
一种模拟移动床从粉煤灰碱法提铝母液中吸附镓的方法
本专利技术涉及固体废弃物中低浓度有价金属元素选择性提取分离技术，特别是一种利用模拟移动床吸附柱从粉煤灰碱法提铝母液中吸附镓的方法。
技术介绍
镓是一种稀散金属，广泛应用于光电和集成电路、发光二极管和薄膜太阳能电池中，随着镓产品消费规模不断扩大，镓的需求量将进一步增加，欧盟委员会已将镓列为紧缺的重要矿产原料之一。镓在自然界中具有分布不集中、单独成矿少、易与铝共生等特点，通常伴生于铝土矿、闪锌矿中。目前工业上的镓产品主要来源于氧化铝生产过程中的提铝母液，少量来源于锌冶炼废渣。粉煤灰中的镓含量较低，直接提取经济价值不高，因此主要依托于粉煤灰提铝工艺进行协同提取研究。中国科学院过程工程研究所基于亚熔盐平台技术，提出粉煤灰预脱硅-拜耳亚熔盐联合法铝锂镓硅协同利用新工艺，脱硅粉煤灰经过两步水热反应，进一步结晶、种分得到氧化铝，结晶母液进行吸附分离可制备得到金属镓。高铝粉煤灰中镓含量较低，直接提取经济、环境效益差，采用协同提取的方法，可实现高铝粉煤灰的多种资源协同利用，是未来粉煤灰资源化利用的重要方向。目前在粉煤灰提镓过程重要的分离关键在于镓和铝的分离，常用的有沉淀法、萃取法和吸附法。专利公开号为CN106986361B公开了一种酸法提取粉煤灰中氧化铝过程中的铝镓分离方法，在搅拌下将N，N-二甲基二硫代氨基甲酸盐［(CH3)2NCSSM·2H2O］按Fe3+：M+摩尔比为1：0.5～6逐步加入到铝盐的酸性水溶液中，控制反应温度为5-40℃，反应产生黑色沉淀，经过固液分离得到含铝溶液和含镓的沉淀渣料，可实现镓的提取率最高可达93.24％左右，铝的损失率非常低，在1％以下。专利公开号为CN107758714A公开了一种粉煤灰中铝硅锂镓联合法协同提取的方法，公开号为CN103382531B公开了一种利用高铝粉煤灰生产氧化铝母液中富集镓的方法，分别采用联合法过程中的提铝母液和以高铝粉煤灰生产氧化铝工艺中含镓浓度较低的种分母液为原料，采用离子交换及过程强化技术，经吸附、洗脱后得到镓富集液，进一步处理后，经电解即可得到金属镓。吸附方法对低浓度镓溶液富集效率高，生产工艺简单，原料来源丰富，经济、环境效益显著。由于提铝母液中的镓浓度低，在吸附过程吸附时间长，单纯吸附塔的结构效率较低，而树脂吸附法是实现低浓度镓选择性富集分离的有效方法，需要针对性开发快速、高效实现，需要开发连续性高效镓的选择性吸附装置。
技术实现思路
针对现有工艺的不足，本专利技术的目的在于提供一种利用模拟移动床吸附柱从粉煤灰碱法提铝母液中吸附镓的方法，该方法工艺条件温和、可连续性吸附-淋洗-再生活化，大幅降低能耗，降低生产成本，具有较好的工业应用前景。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种模拟移动床从粉煤灰碱法提铝母液中吸附镓的方法，所述方法包括以下步骤：（1）吸附：含镓种分母液采用泵输送至模拟移动床吸附柱进料口，采用螯合树脂进行连续吸附，按不同吸附柱分别得到饱和吸附树脂；（2）淋洗：步骤（1）所述的吸附一定时间后，吸附柱吸附达到饱和，将进出口阀门切换，采用淋洗液对步骤（1）中得到的饱和吸附树脂进行淋洗，得到淋洗液和淋洗树脂；（3）再生活化：对步骤（2）中得到的淋洗完成后的淋洗树脂分别采用洗涤液进行洗涤，之后采用再生活化液进行连续再生活化，得到活化树脂；（4）循环吸附：对步骤（3）中的活化树脂重新依次通过步骤（1）所述的吸附、步骤（2）的淋洗和步骤（3）的再生活化过程，实现模拟移动床吸附柱的连续吸附-淋洗-再生活化-吸附循环过程。优选地，所述步骤（1）中所述的模拟移动床吸附柱采用可实现串联、并联相互切换的吸附柱组合；优选地，所述步骤（1）中吸附柱的数量为2-10根，例如可为2根、3根、4根、5根、6根、7根、8根、9根或10根；优选地，所述步骤（1）中所述的螯合树脂为含有偕胺肟基螯合吸附官能图和有机骨架的吸附树脂；优选地，所述步骤（1）中所述的种分母液的流速为1-10BV/h，例如可为1BV/h、2BV/h、3BV/h、4BV/h、5BV/h、6BV/h、7BV/h、8BV/h、9BV/h、10BV/h等；优选地，所述步骤（1）中所述的种分母液吸附反应温度为20-80℃，例如可为20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃等；优选地，所述步骤（2）中淋洗过程的淋洗液采用自氢氧化钠和硫化钠混合溶液；优选地，所述步骤（2）中淋洗过程的淋洗液中氢氧化钠的浓度为0.5-3mol/L，例如可为0.5mol/L、1.0mol/L、1.5mol/L、2.0mol/L、2.5mol/L、3.0mol/L等；优选地，所述步骤（2）中淋洗过程的淋洗液中硫化钠的浓度为0.5-3mol/L，例如可为0.5mol/L、1.0mol/L、1.5mol/L、2.0mol/L、2.5mol/L、3.0mol/L等；优选地，所述步骤（2）中淋洗过程的温度为20-60℃；优选地，所述步骤（2）中淋洗过程的淋洗液流速为1-4BV/h，例如可为1BV/h、1.5BV/h、2BV/h、2.5BV/h、3BV/h、3.5BV/h、4BV/h等。优选地，所述步骤（3）中洗涤液为水或者质量浓度为1-10%的氢氧化钠溶液，例如可为水、1%的氢氧化钠溶液、2%的氢氧化钠溶液、3%的氢氧化钠溶液、4%的氢氧化钠溶液、5%的氢氧化钠溶液、6%的氢氧化钠溶液、7%的氢氧化钠溶液、8%的氢氧化钠溶液、9%的氢氧化钠溶液、10%的氢氧化钠溶液等；优选地，所述步骤（3）中洗涤过程的温度为20-60℃，例如可为20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃等；优选地，所述步骤（3）中洗涤过程的洗涤液流速为1-3BV/h，例如可为1BV/h、1.5BV/h、2BV/h、2.5BV/h、3BV/h等。优选地，所述步骤（3）中洗涤过程的洗涤液用量为吸附柱填充树脂体积的0.5-3倍，例如可为0.5倍、1倍、1.5倍、2倍、2.5倍、3倍等；优选地，所述步骤（3）中活化过程的活化液为质量分数为5-25%的氢氧化钠溶液，例如可为质量分数为5%、10%、15%、20%、25%等；优选地，所述步骤（3）中活化过程的温度为25-60℃，例如可为20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃等；优选地，所术步骤（3）中活化液的流速为0.5-3BV/h，例如0.5BV/h、1BV/h、1.5BV/h、2BV/h、2.5BV/h、3BV/h等。优选地，所述步骤（3）中活化液的体积为树脂床层体积的0.5-3倍，例如可为0.5倍、1倍、1.5倍、2倍、2.5倍、3倍等。优选地，所述步骤（4）中循环吸附过程通过变换吸附柱前后的阀门实现吸附-淋洗-再生活化-吸附整体循环过程。本专利技术与现有技术相比的优点在于：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模拟移动床从粉煤灰碱法提铝母液中吸附镓的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：/n（1）吸附：含镓种分母液采用泵输送至模拟移动床吸附柱进料口，采用螯合树脂进行连续吸附，按不同吸附柱分别得到饱和吸附树脂；/n（2）淋洗：步骤（1）所述的吸附一定时间后，吸附柱吸附达到饱和，将进出口阀门切换，采用淋洗液对步骤（1）中得到的饱和吸附树脂进行淋洗，得到淋洗液和淋洗树脂；/n（3）再生活化：对步骤（2）中得到的淋洗完成后的淋洗树脂分别采用洗涤液进行洗涤，之后采用再生活化液进行连续再生活化，得到活化树脂；/n（4）循环吸附：对步骤（3）中的活化树脂重新依次通过步骤（1）所述的吸附、步骤（2）的淋洗和步骤（3）的再生活化过程，实现模拟移动床吸附柱的连续吸附-淋洗-再生活化-吸附循环过程。/n

【技术特征摘要】
1.一种模拟移动床从粉煤灰碱法提铝母液中吸附镓的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
（1）吸附：含镓种分母液采用泵输送至模拟移动床吸附柱进料口，采用螯合树脂进行连续吸附，按不同吸附柱分别得到饱和吸附树脂；
（2）淋洗：步骤（1）所述的吸附一定时间后，吸附柱吸附达到饱和，将进出口阀门切换，采用淋洗液对步骤（1）中得到的饱和吸附树脂进行淋洗，得到淋洗液和淋洗树脂；
（3）再生活化：对步骤（2）中得到的淋洗完成后的淋洗树脂分别采用洗涤液进行洗涤，之后采用再生活化液进行连续再生活化，得到活化树脂；
（4）循环吸附：对步骤（3）中的活化树脂重新依次通过步骤（1）所述的吸附、步骤（2）的淋洗和步骤（3）的再生活化过程，实现模拟移动床吸附柱的连续吸附-淋洗-再生活化-吸附循环过程。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（1）中所述的模拟移动床吸附柱采用可实现串联、并联相互切换的吸附柱组合；
优选地，所述步骤（1）中吸附柱的数量为2-10根；
优选地，所述步骤（1）中所述的螯合树脂为含有偕胺肟基螯合吸附官能图和有机骨架的吸附树脂；
优选地，所述步骤（1）中所述的种分母液的流速为1-10BV/h；
优选地，所述步骤（1）中所述的种分母液吸附反应温度为20-80℃。


3.根据权利要求1或2所述的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄科林，竹小宇，李会泉，李少鹏，孙振华，文朝璐，高奥雷，
申请(专利权)人：广西民族大学，中国科技开发院广西分院，中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：广西;45