一种从电尘灰真空富集稀散金属镓的方法技术

本发明专利技术公开了一种从电尘灰中富集稀散金属镓的方法，首先将原料进行研磨，研磨后电尘灰与还原剂混合均匀，然后将混合料进行造球处理，球形物料经自然晾干后置于真空炉中，在真空条件下进行真空还原挥发处理，获得产物冷凝物和残留物，冷凝物即为镓富集产物，富集倍数达10～13倍，金属镓直收率可达92%以上，冷凝产物可作为后续提镓工艺的高品质原料，残留物可作建筑材料使用，本发明专利技术方法无废气、废水的产生，环境友好，能耗低，使用范围广。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，属于新材料

技术介绍
镓是一种重要的稀散金属，其砷化物、磷化物、氮化物是重要的半导体化合物，广泛应用于电子工业及其它高科技领域如集成电路、信息存储、微波器件、激光器件、远程通讯、太阳能电池以及特殊合金等领域，已成为高科技产业的支撑材料。随着高科技的飞速发展，被誉为“电子金属”的镓的需求量不断增长，寻求镓的新资源，发展从中提取镓的相关技术，具有重要的意义。镓很少形成具有工业价值的独立矿床，而常以同晶型的杂质状态分散于铝土矿、闪锌矿、煤和磷灰石中，镓在这些矿石中的含量非常低(介于0. 001% 0. 008%), 试图以提取镓而处理这些矿石是不经济的，因此，迄今为止，镓主要从其它金属生产过程中的副产品中回收，其中从生产氧化铝的循环液中回收的镓约占其总产量90%，从湿法炼锌渣中回收的镓约占其总产量的10%。镓的需求量的增长要求不断增加镓的产量，现有副产品回收镓受氧化铝和锌生产的限制，需要寻求新的镓的资源。磷酸盐矿和煤矿作为镓的最大潜在资源，据估计可回收镓的总量超过铝土矿中的可提取量。磷灰石在电炉中还原熔炼生产时，原料中的镓在静电除尘器收集的烟尘中最高可富集到0. 05%，从而使黄磷电尘灰成为镓的新资源。黄磷电尘灰是大型磷炉制磷的副产物。在电炉法黄磷的生产过程中，磷矿石中的元素磷在磷炉中被还原为磷蒸汽逸出，经静电除尘后冷凝，其中镓富集于静电除尘器收集的粉尘中。现有的从电尘灰及相关含镓物料中回收镓的技术主要以湿法为主，辅以烟化挥发，萃取，电解等过程，存在工艺流程长，流程复杂，镓直收率低等问题，且能耗高，成本高， 工程中产生废气，废水，废渣，对环境污染大。我国作为世界黄磷生产第三大国，每年生产黄磷70万吨以上，因此，开展黄磷电尘灰回收镓的研究工作，不但有利于降低黄磷生产成本， 为企业创造良好的效益，而且对国防工业、航天航空等高科技产业具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种从电尘灰中富集稀散金属镓的方法，以克服现有技术中回收稀散金属镓工艺流程冗长、能耗高、成本高的不足，这是一种冶炼过程简单、可靠易行、 环境友好的从电尘灰中高效富集稀散金属镓的方法。本专利技术方法通过如下具体技术方案实现 (1)研磨预处理由于原料长期堆放，自然结块，因此首先将原料电尘灰进行研磨预处理，恢复其原有物理状态，研磨后粒度为2 10Mm。(2)配料将研磨后电尘灰物料与还原剂(市售活性碳粉或固定碳大于70%的粉煤)按质量比3 10:1混合均勻。(3)造球将所配物料加入造球机进行造球，得到粒度均勻的球形物料，堆放自然晾干M 48h。(4)真空挥发富集将球形物料置于真空炉内进行真空还原挥发处理，收集冷凝物，即得富含稀散金属镓的冷凝产物。本专利技术中所述还原剂为市售活性碳粉或固定碳大于70%的粉煤。本专利技术中所述混合物造球时，控制加入水量为物料质量的5% 20%，得到粒度均勻，粒径2 5mm的球形物料。本专利技术中所述将球形物料放入真空炉中，加盖密封后开始抽真空，同时通入冷却水，真空度达到15 30 时开始缓慢升温，控制温度在800 1000°C范围内，保温50 SOmin后，开始降温，温度降至室温状态后，打开炉盖，收集冷凝物和残留物。经检测，所获得冷凝物为高含量富集稀散金属镓物料(富集倍数达10 13 倍)，可作为后续工艺提取稀散金属镓的重要原料，残留物中稀散金属镓含量几乎为00. 0005%)，冷凝产物可采用常规湿法冶金工艺浸出处理获得电解液，最后通过电解得到金属镓产品，且后续提稼工艺较现行提稼工艺简单，流程短，可省略还原狗3+、萃取和反萃取等工序。本专利技术方法中步骤(1)为物理预处理步骤，步骤(2)所添加的还原剂来源广泛，价格低廉，步骤(3)过程无需额外添加粘合剂，造球过程中加入自来水操作，无粉尘污染，步骤 (4)属于清洁冶金生产工艺，低温操作，能耗低，真空状态下完成，无“三废”产生，不污染环^Mi ο与现有技术相比，本专利技术具有以下优点(1)真空富集效果良好。控制适当的条件，可以把电尘灰中的镓含量提高10 13倍。(2)稀散金属镓回收率高，直收率在92%以上。(3)适用范围广。本方法可适用于黄磷电尘灰、含镓电尘灰、含镓粉煤灰等多种含镓物料。(4)环境友好，无环境污染，能耗低。(5)流程短，操作简单，原料、辅料易于供应。( 6 )产品附加值高，生产成本低。本方法为后续提取镓采用节能、减排、降耗及减污的生产工艺奠定坚实的基础，不但有利于降低生产成本，为企业创造良好的效益，此外，残留物可用作建筑等工程材料提高企业资源综合利用率，而且对国防工业、航天航空等高科技产业具有重要的意义。附图说明图1是本专利技术的工艺流程示意图。 具体实施例方式实验所用原料为云南三家黄磷厂黄磷生产过程中收集的电尘灰，其成分如表1所7J\ ο表1 黄磷电尘灰的组分权利要求1.一种从电尘灰中富集稀散金属镓的方法，其特征在于按如下步骤进行(1)将原料电尘灰研磨至粒度为2 IOMm；(2)将研磨后电尘灰与还原剂按质量比3 10:1混合均勻；(3)将混合物进行造球处理，得到的球形物料自然晾干24h 48h；(4)将球形物料置于真空炉内进行真空还原挥发处理，收集冷凝物，即得富含稀散金属镓的冷凝产物。2.根据权利要求1所述的从电尘灰中富集稀散金属镓的方法，其特征在于还原剂为活性碳粉或固定碳大于70%的粉煤。3.根据权利要求1所述的从电尘灰中富集稀散金属镓的方法，其特征在于混合物造球时，自来水添加量为物料质量的5% 20%，得到粒度均勻、粒径2 5mm的球形物料。4.根据权利要求1所述的从电尘灰中富集稀散金属镓的方法，其特征在于真空还原挥发处理时，密封后抽真空，同时通入冷却水，真空度达到15 30 时开始升温，在温度为 800 1000°C下保温50 80min后，降温至室温，收集冷凝物。全文摘要本专利技术公开了一种从电尘灰中富集稀散金属镓的方法，首先将原料进行研磨，研磨后电尘灰与还原剂混合均匀，然后将混合料进行造球处理，球形物料经自然晾干后置于真空炉中，在真空条件下进行真空还原挥发处理，获得产物冷凝物和残留物，冷凝物即为镓富集产物，富集倍数达10～13倍，金属镓直收率可达92%以上，冷凝产物可作为后续提镓工艺的高品质原料，残留物可作建筑材料使用，本专利技术方法无废气、废水的产生，环境友好，能耗低，使用范围广。文档编号C22B5/16GK102417990SQ20111043363公开日2012年4月18日 申请日期2011年12月22日 优先权日2011年12月22日专利技术者周阳, 戴永年, 曹毅臣, 杨斌, 梅毅, 秦博, 谢克强, 马文会, 魏奎先, 龙萍 申请人:昆明理工大学本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谢克强，曹毅臣，梅毅，马文会，龙萍，周阳，魏奎先，秦博，杨斌，戴永年，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：