一种利用煤炭固废或铝矾土固废使用烧结法提取金属镓的方法技术

本发明专利技术涉及稀有金属镓提取技术，具体涉及一种利用煤炭固废或铝矾土固废使用烧结法提取金属镓的方法；包括以下步骤：步骤一，原料制备，步骤二，原料按照重量份配比混合后球磨；步骤三，干燥塔干燥制粒；步骤四，将步骤三制成颗粒粉末放置在湿度为40‑60%的环境中24～48h；步骤五，将上述粉末在100～200MPa压力下压制成胚；步骤六，将胚体放入真空烧结炉中烧结；步骤七，将电极吸附的硅基镓与柱状结晶体自然分层，将上层玻璃相及黄色递进硅基镓结晶剥离，得到质量含量远超>10%富集粗镓；步骤八，将富集粗镓采用电解法、尾液结晶法提纯得大于5N、6N金属镓；本发明专利技术方法可有效的从煤田煤炭煤层底板及夹矸煤等煤炭固废中，提取金属镓，成本低、产量较高，变废为宝。

【技术实现步骤摘要】
一种利用煤炭固废或铝矾土固废使用烧结法提取金属镓的方法
本专利技术涉及稀有金属镓提取技术，具体涉及一种利用煤炭固废或铝矾土固废使用烧结法提取金属镓的方法。
技术介绍
金属镓是稀缺资源，由于镓在地壳中的浓度很低。在地壳中占总量的0.0015%。不以金属状态存在，而常和In、Ge、Tl一起伴生于铝土矿、硫化矿及煤炭煤层底板及夹矸煤中。镓是闪锌矿、黄铁矿、铝矾土、锗石工业处理过程中的副产品。世界现有金属镓都是在以拜耳法生产氧化铝过程中从循环母液中提取生产的。经过一定富集后也只能达到几百克/吨，因而镓的提取非常困难，全球年产量不足300吨。金属镓广泛应用于核反应介质、正电子断层成像、第三代半导体、芯片、抗肿瘤医药、人体器官修复、智能机器人制造等重大领域。由于文献表明相关煤田煤炭煤层底板及夹矸煤等煤炭固废中镓离子富集能达到>0.0030%，富集最高程度据文献可查>0.006999%。基于此利用煤炭固废提取金属镓成为一种可能。
技术实现思路
本专利技术为解决现有的镓的提取非常困难，产量低的技术问题，开创性提供一种利用煤炭固废或铝矾土固废使用烧结法提取金属镓的方法；使用真空电极烧结炉，利用煤炭固废中富集镓离子的煤田煤层中煤层底板和夹矸煤中的勃姆石及高岭岩或铝矾土固废顶板及夹矸中偏铝硅酸盐，采取高温烧结形式，提取其中富集的金属镓。随后对富集硅基镓采用电解法及结晶法提取5～6N以上高纯度金属镓。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案为：一种利用煤炭固废或铝矾土固废使用烧结法提取金属镓的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，原料制备，1、选取即时开采的富集镓离子的煤层煤底板及夹矸煤中的勃姆石及高岭岩数十吨，以保证原子晶体中链健完整；其中勃姆石及高岭岩Ti含量>2～3%;2、将勃姆石及高岭岩在950～1100℃高温煅烧12～24h，去除杂质；3、手持荧光光谱仪对镓Ga含量存在测定；对显示镓存在的煅烧勃姆石及高岭岩进行粉碎、细磨至1000目；步骤二，选取步骤一所得的粉末状的镓基原料8～20份；挥发助剂12～30份；结构助剂8～15份；增强粘合剂0.5～1.5份；将上述重量份配比的原料球磨混合并球磨1～12小时，至100纳米级；所述增强粘合剂为高碳高分子聚合物；步骤三，干燥塔干燥制粒，粒径<10um；步骤四，将步骤三制成颗粒粉末放置在湿度为40-60%的环境中24～48h，使晶体结构中晶键结构中结构水充分饱和；步骤五，将上述粉末在100～200MPa压力下压制成胚；步骤六，将胚体放入真空烧结炉中，在-2～20Pa真空状态中1850℃烧结；步骤七，将电极吸附的硅基镓与柱状结晶体自然分层，将上层玻璃相及黄色递进硅基镓结晶剥离，得到质量含量远超>10%富集粗镓；步骤八，将富集粗镓采用电解法、尾液结晶法提纯可得大于5N或6N金属镓。进一步的，步骤二中所述挥发助剂为工业级的碳化硼或碳化硅；所述构助剂为工业级的氧化铝或碳化钛。进一步的，步骤二中所述增强粘合剂为羟甲基、三聚乙烯醇、三聚磷酸钠、酚醛树脂、羟甲基纤维素中的一种或两种。优选的，步骤六中烧结曲线为：点火常温～1200℃、30min；1200～1600℃、30min；1600~1850℃，60min;1850～1850℃，保温2h;1850～1600℃，降温3h,1600~200℃自然降温；卸压条件为自然卸压。与现有技术相比本专利技术具有以下有益效果：本专利技术方法开创性的从煤田煤炭煤层底板及夹矸煤等煤炭固废中使用烧结法提取金属镓，且本专利技术方法提取金属镓的产量高于现有的提取方法，且成本低，实现变废为宝。附图说明图1为实施例1所制备得到的富集粗镓图片。具体实施方式以下结合具体实施例对本专利技术作进一步说明。实施例1一种利用煤炭固废或铝矾土固废使用烧结法提取金属镓的方法：步骤一，原料制备，1、选取即时开采的富集镓离子的煤层煤底板及夹矸煤中的勃姆石及高岭岩数十吨，以保证原子晶体中链健完整；其中勃姆石及高岭岩Ti含量>4%；2、将勃姆石及高岭岩在1000℃高温煅烧16h，去除杂质；3、手持荧光光谱仪对镓Ga含量存在测定；对显示镓存在的煅烧勃姆石及高岭岩进行粉碎、细磨至1000目；步骤二，选取镓基原料12份；挥发助剂：碳化硼20份；结构助剂：氧化铝10份；高碳高分子增强粘合剂1份；将上述重量份配比的原料球磨混合并球磨5小时，至100纳米级；本例增强粘合剂选羟甲基和三聚乙烯醇；步骤三，干燥塔干燥制粒，粒径<10um；步骤四，将制成颗粒粉末放置在湿度为40%的环境中36h,使晶体结构中晶键结构中结构水充分饱和；步骤六，将上述粉末在150MPa压力下压制成胚；本实施例需要补充注意增强粘结剂的；增强粘结剂的添加量为总量的2‰；步骤七，将胚体放入真空烧结炉中，在10Pa真空状态中1850℃烧结。其中烧结曲线为：点火常温～1200℃、30min；1200～1600℃、30min；1600~1850℃，60min;1850～1850℃，保温2h;1850～1600℃，降温3h,1600~200℃自然降温；卸压条件为自然卸压；步骤八，将电极吸附的硅基镓与柱状结晶体自然分层。将上层玻璃相及黄色递进硅基镓结晶剥离，得到质量含量远超>10%富集粗镓；步骤九，将富集粗镓采用电解法、尾液结晶法提纯可得大于6N的金属镓。实施例2一种利用煤炭固废或铝矾土固废使用烧结法提取金属镓的方法：步骤一，原料制备，1、选取即时开采的富集镓离子的铝矾土固废顶板及夹矸中偏铝硅酸盐数十吨，以保证原子晶体中链健完整；其中勃姆石及高岭岩Ti含量>3%；2、将勃姆石及高岭岩在950℃高温煅烧24h，去除杂质；3、手持荧光光谱仪对镓Ga含量存在测定；对显示镓存在的煅烧勃姆石及高岭岩进行粉碎、细磨至1000目；步骤二，选取镓基原料8份；挥发助剂：碳化硼30份；结构助剂：碳化钛8份；高碳高分子增强粘合剂0.5份；将上述重量份配比的原料球磨混合并球磨1～12小时，至100纳米级；本例增强粘合剂选酚醛树脂、羟甲基纤维素；步骤三，干燥塔干燥制粒，粒径<10um；步骤四，将制成颗粒粉末放置在湿度为60%中24h,使晶体结构中晶键结构中结构水充分饱和；步骤六，将上述粉末在100MPa压力下压制成胚；步骤七，将胚体放入真空烧结炉中，在20Pa真空状态中1850℃烧结。其中烧结曲线为：点火常温～1200℃、30min；1200～1600℃、30min；1600~1850℃，60min;1850～1850℃，保温2h;1850～1600℃，降温3h,1600~200℃自然降温；卸压条件为自然卸压；步骤八，将电极吸附的硅基镓与柱本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用煤炭固废或铝矾土固废使用烧结法提取金属镓的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤一，原料制备，/n1、选取即时开采的富集镓离子的煤层煤底板及夹矸煤中的勃姆石及高岭岩或铝矾土固废顶板及夹矸中偏铝硅酸盐数十吨；/n其中Ti含量>2～3%;/n2、将勃姆石及高岭岩在950～1100℃高温煅烧12～24h，去除杂质；/n3、手持荧光光谱仪对镓Ga含量存在测定；对显示镓存在的煅烧勃姆石及高岭岩进行粉碎、细磨至1000目；/n步骤二，选取步骤一所得的粉末状的镓基原料8～20份；挥发助剂 12～30份；结构助剂8～15份；增强粘合剂0.5～1.5份；将上述重量份配比的原料球磨混合并球磨1～12小时，至100纳米级；所述增强粘合剂为高碳高分子聚合物；/n步骤三，干燥塔干燥制粒，粒径<10um；/n步骤四，将步骤三制成颗粒粉末放置在湿度为40-60%的环境中24～48h，使晶体结构中晶键结构中结构水充分饱和；/n步骤五，将上述粉末在100～200MPa压力下压制成胚；/n步骤六，将胚体放入真空烧结炉中，在-2～20Pa真空状态中1850℃烧结；/n步骤七，将电极吸附的硅基镓与柱状结晶体自然分层，将上层玻璃相及黄色递进硅基镓结晶剥离，得到质量含量远超>10%富集粗镓；/n步骤八，将富集粗镓采用电解法、尾液结晶法提纯可得大于5N或6N金属镓。/n...

【技术特征摘要】
1.一种利用煤炭固废或铝矾土固废使用烧结法提取金属镓的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，原料制备，
1、选取即时开采的富集镓离子的煤层煤底板及夹矸煤中的勃姆石及高岭岩或铝矾土固废顶板及夹矸中偏铝硅酸盐数十吨；
其中Ti含量>2～3%;
2、将勃姆石及高岭岩在950～1100℃高温煅烧12～24h，去除杂质；
3、手持荧光光谱仪对镓Ga含量存在测定；对显示镓存在的煅烧勃姆石及高岭岩进行粉碎、细磨至1000目；
步骤二，选取步骤一所得的粉末状的镓基原料8～20份；挥发助剂12～30份；结构助剂8～15份；增强粘合剂0.5～1.5份；将上述重量份配比的原料球磨混合并球磨1～12小时，至100纳米级；所述增强粘合剂为高碳高分子聚合物；
步骤三，干燥塔干燥制粒，粒径<10um；
步骤四，将步骤三制成颗粒粉末放置在湿度为40-60%的环境中24～48h，使晶体结构中晶键结构中结构水充分饱和；
步骤五，将上述粉末在100～200MPa压力下压制成胚；
步骤六，将胚体放入真空烧结炉中，在-2～20Pa真空状态...

【专利技术属性】
技术研发人员：段翔，曹雪瑞，刘冠杰，李茂运，王舜，曹子博，刘俊平，刑春歌，郭新民，李文霜，
申请(专利权)人：朔州西廊煤炭科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山西;14