一种由粉煤灰提取镓的方法技术

本发明专利技术公开了一种从流化床粉煤灰中提取金属镓的方法，其包括：ａ）将粉煤灰粉碎后湿法磁选除铁，然后与盐酸反应得到盐酸浸液；ｂ）将盐酸浸液通入大孔型阳离子树脂柱进行镓的吸附，然后用洗脱剂进行洗脱，得到洗脱液；ｃ）向洗脱液中加入氢氧化钠溶液进行反应得到含镓的偏铝酸钠溶液；ｄ）向含镓的偏铝酸钠溶液通入二氧化碳进行碳酸化，进行镓铝分离，以得到镓和氧化铝的质量比大于１∶３４０的铝镓复盐；ｅ）将铝镓复盐加入氢氧化钠溶液中进行反应，通过调整碱度和浓缩处理，得到含镓铝碱溶液，最后进行电解，得金属镓。本发明专利技术方法工艺简单、取率高、成本低、产品质量稳定，所得到的金属镓产品，其镓含量大于等于９９．９％，达到３Ｎ级水平。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种从粉煤灰中提取金属镓的方法，尤其适用于循环流化床粉煤灰中提取金属镓的方法。
技术介绍
镓是一种很重要的半导体材料，用途广泛，在国际市场上的价格极高，市场前景看 好。但是镓的储量较少，在地壳中的含量约占万分之一点五，几乎不形成矿物，通常以类质 同晶的形式进入其他矿物，因此对它的提取相当困难。在自然界镓中多与铝、锌等共生于矿 物中。因此提取镓的重要原料是锌的硫化物矿和铝矾土矿。目前，世界上90%的镓是从以 铝土矿为主要原料的氧化铝工业的副产物中得到的。进行分离和富集镓的母液为生产氧化 铝过程中得到的碳分(或种分)母液。此碳分(或种分)母液的主要成分为碱性的含镓偏 铝酸钠溶液。以这种碱性溶液提取镓的主要方法是碳酸化石灰乳脱铝法、二段分解法、沉淀 法以及近年来发展起来的树脂吸附法等。近年的研究表明，在一些地区的粉煤灰中镓含量很高，达到甚至超过矿床水平。已 有的研究证实，粉煤灰中镓的含量一般为12-230 μ g/g，与其它资源中的镓含量相比，具有 提取价值，可以作为一种提取金属镓的原料。粉煤灰根据煅烧条件的不同可分为煤粉炉粉 煤灰和循环流化床粉煤灰。煤粉炉粉煤灰是经过高温燃烧生成的(1400-160(TC)，其中的 氧化铝组分呈玻璃态或高温含铝矿物莫来石晶体、刚玉晶体的矿物形式而存在，稳定性非 常高；而循环流化床灰燃烧温度在850°C左右，较传统的煤粉炉灰燃烧温度大大降低。燃烧 温度的不同决定了循环流化床灰与传统的煤粉炉粉煤灰在物相组成上的本质差异其主要 物相组成为无定形偏高岭石，其中的二氧化硅、氧化铝及氧化铁等均具有很好的活性。专利200810051209. 5 “从粉煤灰中提取金属镓的方法”公开了一种由粉煤灰提取 氧化铝同时提取镓的方法。该方法是通过酸溶、碱溶来获得含偏铝酸钠溶液，再经分步碳 分_氢氧化钠溶解法富集分离镓。专利CN101284668A公开了 “一种从高铝粉煤灰中提取二氧化硅、氧化铝及氧化镓 的方法”，该方法是将粉煤灰提取氧化硅后得到的残渣经处理后得到含镓偏铝酸钠溶液，以 此作为分离富集镓的母液，然后采用分步碳分-氢氧化钠溶解法和树脂吸附法进行镓的富集。专利CN101117662A公开了 “一种生产镓联产氧化铝的方法”，该专利将粉煤灰处 理后，得到含镓偏铝酸钠溶液，然后采用拜尔法溶出系统富集镓，再采用螯合树脂树脂吸附 的方法进一步分离富集镓。专利CN101130835A公开了“一种提取镓的生产方法”，以粉煤灰生产氧化铝过 程中得到的中间产物碳分母液为原料，经与碳酸氢钠反应和彻底碳酸化后，得到镓精矿。 此外，赵毅等报道了 “从粉煤灰中分离镓的实验研究”(华北电力技术，1998年，No. 1， Page35-37)，研究表明，将粉煤灰与石灰石烧结、经碳酸钠溶液浸出后得到的含镓偏铝酸钠 溶液，可以作为分离富集镓的母液，通过分步碳酸化-氢氧化钠溶解的方法镓实现镓的提取。以上专利和文献均采用粉煤灰提取氧化铝过程中得到的碳分(或种分)母液为原料进 行镓的分离富集，即提取镓的母液均是碱性的含镓偏铝酸钠溶液。王英滨等人报道了“泡沫塑料吸附法从粉煤灰中提取金属镓的实验研究”(中国化 学会第26届学术年会论文集，2008年7月)，采用酸性的含镓氯化铝溶液为原料，用泡沫塑 料吸附的方法提取镓。此酸性含镓氯化铝溶液是将粉煤灰与碳酸钠在高温烧结，然后与盐 酸反应得到的。 专利CN101255504A公开了 “从粉煤灰和煤矸石中提取镓的生产工艺”，采用吸附 柱吸附的方法从含镓氯化铝溶液中提取镓，其使用的含镓氯化铝溶液也是将粉煤灰与碳酸 钠混合煅烧，经水浸、碳分，再与盐酸反应制得的。以上将粉煤灰与碳酸钠混合高温煅烧然后再酸溶的方法适用于反应活性较差的 煤粉炉粉煤灰中镓的提取。何佳振等报道了“从粉煤灰中回收金属镓的工艺研究”(科学研究，2002年，No. 5， Page23-26)，将粉煤灰不经高温煅烧而是直接与盐酸反应，得到含镓氯化铝溶液，经树脂 吸附提取镓。由于该方法中粉煤灰与盐酸反应温度较低(60°C )，使得镓的浸出率较低 (35.2%)；另外，该方法采用的树脂为萃淋树脂(CL-TBP)，其作用原理与溶剂萃取的机理 相似，是将萃取剂的活性基团与树脂共聚固化所得到的，树脂的吸附效率较低，且生产成本 较高。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足，本专利技术提供一种从流化床粉煤灰经酸法提取金属镓的 工艺，通过酸溶、树脂吸附与洗脱、碱溶除铁、分步碳酸化_碱溶以富集镓、电解得到金属 镓。本专利技术所述方法包括a)将粉煤灰粉碎至100目以下，湿法磁选除铁，使粉煤灰中氧化铁的含量降至 1. 以下，然后向粉煤灰中加入盐酸进行反应并进行固液分离，以得到pH值为1-3的盐 酸浸液；b)将盐酸浸液通入大孔型阳离子树脂柱进行镓的吸附，待树脂吸附饱和后用水或 盐酸作为洗脱剂进行洗脱，得到含镓的洗脱液；c)向洗脱液中加入氢氧化钠溶液进行反应，过滤沉淀以除去溶液中的铁、得到含 镓的偏铝酸钠溶液；d)向含镓的偏铝酸钠溶液通入适量二氧化碳进行碳酸化，进行镓铝分离，以得到 镓和氧化铝的质量比大于1 340的铝镓复盐；e)将铝镓复盐加入氢氧化钠溶液中进行反应，并蒸发浓缩，以得到镓和氢氧化钠 含量均达到lmol/L以上的镓铝碱液，然后进行电解，即得金属镓。本专利技术所述步骤a)中，所述粉灰优选为循环流化床粉煤灰，根据粉煤灰的粒度情 况，若粉煤灰的粒度大于100目以上，则将其粒度粉碎到100目以下；在粉碎后酸溶前进行 湿法磁选除铁，使氧化铁含量降至1. Owt %以下。所述磁选机可以选用各种常用的适于粉质 物料除铁的磁选设备。所述磁选设备优选为如下立环磁选机，该磁选机包括转环、感应介质、上铁轭、下 铁轭、励磁线圈、进料口、尾矿斗和冲水装置。其中，感应介质安装在转环中，励磁线圈设置在上铁轭和下铁轭周围，以使上铁轭和下铁轭成为一对产生垂直方向磁场的磁极，所述上 铁轭和下铁轭分别设置在转环下方的环内、环外两侧，其中，所述感应介质为多层钢板网， 每层钢板网由丝梗编成，所述丝梗的边缘具有棱状尖角，所述上铁轭与进料口连接，所述下 铁轭与用于出料的尾矿斗连接，所述冲水装置位于转环上方。优选地，所述进料口与上铁轭的侧部连接。优选地，所述立环磁选机还包括冷却装置，所述冷却装置是设置在励磁线圈周围 的均压腔水套。优选地，所述钢板网由lCrl7制成。优选地，所述励磁线圈是双玻璃丝包漆包铝扁线电磁线圈。优选地，钢板网的介质层间距为2_5mm。 优选地，钢板网的介质层间距为3mm。优选地，钢板网的厚度0. 8-1. 5mm,网格大小为3_X8mm_8_X 15_，丝梗宽度 l-2mm。优选地，钢板网的厚度1mm，网格大小为5mmX 10mm，丝梗宽度1. 6mm。优选地，所述立环磁选机还包括脉动机构，所述脉动机构通过橡胶鼓膜与尾矿斗 相连。将磁选后的循环流化床灰滤饼置于耐酸反应釜中，加入盐酸进行反应，优选为 20-37wt%浓度的盐酸；作为优选的实施方案，控制盐酸中HCl与粉煤灰中氧化铝的摩尔比 为4 1-9 1;反应温度为100-200°C、反应压力0.1-2. 5MPa、反应时间为0.5-4.0小时； 然后经固液分离(沉降、减压过滤、加压过滤等均可)与洗涤，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从粉煤灰中提取镓的方法，其特征在于，所述方法包括：ａ）将粉煤灰粉碎至１００目以下，湿法磁选除铁，使粉煤灰中氧化铁的含量降至１．０ｗｔ％以下，然后向粉煤灰中加入盐酸溶液进行反应并进行固液分离，以得到ｐＨ值为１－３的盐酸浸液；ｂ）将盐酸浸液通入大孔型阳离子树脂柱进行镓的吸附，待树脂吸附饱和后用水或盐酸作为洗脱剂进行洗脱，得到含镓的洗脱液；ｃ）向洗脱液中加入氢氧化钠溶液进行反应，过滤沉淀、得到含镓的偏铝酸钠溶液；ｄ）向含镓的偏铝酸钠溶液通入适量二氧化碳进行碳酸化，进行镓铝分离，以得到镓和氧化铝的质量比大于１∶３４０的铝镓复盐；ｅ）将铝镓复盐加入氢氧化钠溶液中进行反应，并蒸发浓缩以得到镓和氢氧化钠含量均达到１ｍｏｌ／Ｌ以上的镓铝碱液，然后进行电解，即得金属镓。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋引珊，魏存弟，李楠，杨殿范，池君洲，邹萍，
申请(专利权)人：中国神华能源股份有限公司，神华准格尔能源有限责任公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]