CN101545053A - 一种从黄磷电尘灰中制取镓电解液的方法 - Google Patents

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Abstract

一种从黄磷电尘灰中制取镓电解液的方法涉及湿法冶金领域，特别涉及一种利用黄磷电尘灰为原料，制取合格镓电解液的方法，本发明是以黄磷电尘灰为原料，通过强酸熟化—热水浸出—磷酸盐沉淀—盐酸溶解—还原Fe3+—萃取—反萃取的方法，制取合格镓电解液的方法。本发明以黄磷工业含镓副产物电尘灰为原料，通过预处理—制备萃取原液—萃取与反萃取制取合格的镓电解液，本发明工艺流程简单，原料易得，生产成本较低，既合理利用了黄磷电尘灰，又减少了电尘灰对环境的污染，也使黄磷企业增加了效益。

Description

一种从黄磷电尘灰中制取镓电解液的方法
技术领域
本发明涉及湿法冶金领域，特别涉及一种利用黄磷电尘灰为原料，制取合格镓电解液的方法。
背景技术
黄磷是基础化工产业，在黄磷的生产过程中，产生大量的黄磷渣、电尘灰。目前，世界上约90％的金属镓从炼铝工业的副产物中得到，10％的镓从湿法炼锌渣中回收，随着国民经济的发展，迫切需要获得镓的新的来源。在电炉法黄磷生产中，镓在其静电除尘器收集的烟尘，以下简称电尘灰，中可富集至0.04％～0.1％，使之成为镓回收与制取的新资源。
镓在各种物质中的含量很少，因此镓的分离富集相对比较困难。从酸性母液中富集分离镓，国内外研究较多，主要有溶剂萃取法、萃淋树脂法、液膜法等。螯合树脂法具有选择性高、流程简单、能耗少、对环境友好等优点。但它们在分离中的应用受到合成的复杂性、高成本以及官能团键合到树脂上的困难和费时等限制。萃淋树脂-萃取法已开始用于稀有金属、贵金属的分离和分析中，为稀散金属的分离开拓了一条新途径；但是，由于存在基体强度不够、萃取剂稳定性差及价格昂贵等缺点，制约着其工业化应用。液膜法具有选择性高、传质速度快、反应条件温和等优点；但是，开发具有特效选择性、抗干扰强的流动载体比较困难，对传质设备的要求也比较高；该技术在提镓工业中的应用还有待时日。溶剂萃取法根据所用萃取剂的不同，按类型可分为含氧萃取体系、中性络合萃取体系、酸性络合萃取体系、羧酸萃取剂和胺类萃取剂等。溶剂萃取法成本低、选择性好，易于工业化。
发明内容
本发明的特点是克服了现有技术缺陷，采用湿法冶金的方法，以黄磷生产过程中的副产物电尘灰为原料，提供一种从黄磷电尘灰中制取镓电解液的方法
本发明所述的从黄磷电尘灰中制取镓电解液的方法，以黄磷电尘灰为原料，通过强酸熟化—热水浸出—磷酸盐沉淀—盐酸溶解—还原Fe3+—萃取—反萃取的方法，制取合格镓电解液的工艺方法。
从黄磷电尘灰中制取镓电解液的方法，其步骤为：
a.以黄磷电尘灰为原料，用强酸熟化—热水浸出的方法将电尘灰中的镓转移到水溶液中；
b.用磷酸盐沉淀法将溶液中镓富集到沉淀中；
c.用盐酸溶液将富集镓的沉淀溶解；
d.加入铁粉将上步溶液中的Fe3+还原为Fe2+，消除铁元素对镓萃取的干扰；
e.制得适合于中性萃取体系的萃原液；
f.萃原液与萃取有机相充分接触，待其分层后，收集富集镓的萃取相；
g.在上步收集到的萃取相中加入反萃取剂一一NaCl溶液，使二者充分接触，待其静止分层后，收集无机相，经洗涤后即为合格的镓电解液。
上述的磷酸盐沉淀滴定终点为pH＝2.5-3.5；用盐酸溶解沉淀物时，沉淀物质量(g)/盐酸溶液体积(ml)＝0.1-0.5，盐酸溶液的HCl浓度为：3-9mol/L；萃取两相充分混合1-4min；反萃取两相充分混合1-4min。
步骤f所述的萃取有机相组成包括萃取剂、稀释剂以及改性剂。
步骤f所述的萃取有机相组成为：一种中性磷酸酯作为萃取剂，体积分数为：29-38％；磺化煤油作为稀释剂，体积分数为50-65％；一种C8-C16的醇类化合物作为改性剂，体积分数为6-16％。
步骤f所述的有机相与无机相的体积比为：1∶1～1∶4。
步骤g所述的有机相与无机相体积比为：1∶1～4∶1。
步骤g所述的NaCl摩尔浓度为：0.1～1mol/L。发明了达到表1质量要求的合格镓电解液的工艺方法。
本发明所述的从黄磷电尘灰中制取镓电解液的方法，以黄磷电尘灰为原料，用强酸熟化—热水浸出的方法将电尘灰中的镓转移到水溶液中；此后用磷酸盐沉淀法将溶液中镓富集到沉淀中；再用盐酸溶液将富集镓的沉淀溶解，用铁粉将上步溶液中的Fe3+还原为Fe2+，消除铁元素对镓萃取的干扰，制得适合于中性萃取体系的萃原液；萃原液与萃取有机相充分接触，待其分层后，收集富集镓的萃取相。萃取有机相组分为：一种中性磷酸酯作为萃取剂，体积分数为：29-38％；磺化煤油作为稀释剂，体积分数为50-65％；一种C8-C16的醇类化合物作为改性剂，体积分数为6-16％。有机相与无机相体积比为：1∶1～1∶4。在上步收集到的萃取相中加入一定量的NaCl溶液，作为反萃取剂；二者充分接触，待其静止分层后，收集无机相，经洗涤后即为合格的镓电解液；有机相与无机相体积比为：1∶1～4∶1；NaCl摩尔浓度为：0.1～1mol/L。
本发明所述的从黄磷电尘灰中制取镓电解液的方法在前人工作的基础上，以黄磷电尘灰为原料，成功制备了适合于中性磷酸酯类萃取体系的萃取原液，采用广谱中性磷酸酯类萃取剂在一定的工艺条件下，成功实现了镓的富集并与其它杂质元素相分离；针对萃取过程中出现的第三相干扰问题，开发出一种以中性磷酸酯为基础的有机相新配方，在一定的相比下，消除了第三相，获得了高的镓萃取率。
本发明所述的从黄磷电尘灰中制取镓电解液的方法以黄磷工业含镓副产物电尘灰为原料，通过预处理—制备萃取原液—萃取与反萃取制取合格的镓电解液，本发明工艺流程简单，原料易得，生产成本较低，既合理利用了黄磷电尘灰，又减少了电尘灰对环境的污染，也使黄磷企业增加了效益。
附图说明
图1为本发明所述的方法工艺流程图。
具体实施方式
实施例1：
本发明用强酸熟化—热水浸出的方法将电尘中的镓转移到水溶液中。再往溶液中加入碱液，直至溶液pH＝3.00，真空抽滤反应料浆，收集滤饼。用盐酸溶液将沉淀溶解，沉淀物质量(g)/所用盐酸溶液体积(ml)＝0.35，盐酸溶液的HCl浓度为：6mol/L，加入铁粉将上步溶液中的Fe3+还原为Fe2+，消除铁元素对镓萃取的干扰，制得适合于中性萃取体系的萃原液。往萃取原液加入萃取有机相，萃取有机相组分为：TBP(30％)、磺化煤油(54％)、C8-C16的醇类化合物16％，，在萃取相比V0:VA＝1:4的条件下，两相充分接触1min，然后待两相分相清晰后，收集萃取相。往萃取相加入0.1mol/L NaCl溶液，进行反萃取，在反萃取相比V0:VA＝2:1的条件下，两相充分接触1min，然后待两相分相清晰后，收集无机相。经过洗涤，制得合格的镓电解液，其镓电解液的质量见表1。
表1
 
元素 Ga Al Cu Fe Zn Pb Si Ca P K Na
浓度μg/ml 2167 310 30 272 335 2.5 36.2 21.5 8840 420 5215
元素比值 Ga/Al Ga/Cu Ga/Fe Ga/Zn Ga/Pb Ga/Si Ga/Ca Ga/P Ga/K Ga/Na
比值 6.99 72.2 7.97 6.469 886 59.9 100 0.25 5.16 0.42
实施例2：
本发明用强酸熟化—热水浸出的方法将电尘中的镓转移到水溶液中。再往溶液中加入碱液，直至溶液pH＝2.5，真空抽滤反应料浆，收集滤饼。用盐酸溶液将沉淀溶解，其中，沉淀物质量(g)/盐酸溶液体积(ml)＝0.5，盐酸溶液的浓度为：9mol/L HCl，加入铁粉将上步溶液中的Fe3+还原为Fe2+，消除铁元素对镓萃取的干扰，制得适合于中性萃取体系的萃原液。往萃取原液加入萃取有机相，萃取有机相为以DBP为主要成分的复配混合物。在萃取相比V0:VA＝1:2的条件下，两相充分接触2min，然后待两相分相清晰后，收集萃取相。往萃取相加入0.2mol/L NaCl溶液，进行反萃取，在反萃取相比V0:VA＝1:1的条件下，两相充分接触2min，然后待两相分相清晰后，收集无机相。经过洗涤，制得合格的镓电解液。
实施例3：
本发明用强酸熟化—热水浸出的方法将电尘中的镓转移到水溶液中。再往溶液中加入碱液，直至溶液pH＝3.50，真空抽滤反应料浆，收集滤饼。用盐酸溶液将沉淀溶解，沉淀物质量(g)/所用盐酸溶液体积(ml)＝0.2，盐酸溶液的浓度为：3mol/L HCl，加入铁粉将上步溶液中的Fe3+还原为Fe2+，消除铁元素对镓萃取的干扰，制得适合于中性萃取体系的萃原液。往萃取原液加入萃取有机相，萃取有机相为以DBP为主要成分的复配混合物。在萃取相比V0:VA＝1:5的条件下，两相充分接触3min，然后待两相分相清晰后，收集萃取相。往萃取相加入0.3mol/L NaCl溶液，进行反萃取，在反萃取相比V0:VA＝3:1的条件下，两相充分接触3min，然后待两相分相清晰后，收集无机相。经过洗涤，制得合格的镓电解液。
实施例4
所述的从黄磷电尘灰中制取镓电解液的方法，萃取有机相组分为：38％的TBP、50％的磺化煤油、12％的C8-C16的醇类化合物，其余同实施例1。
实施例5
所述的从黄磷电尘灰中制取镓电解液的方法，萃取有机相组分为：29％的TBP、65％的磺化煤油、6％的C8-C16的醇类化合物，其余同实施例1。
实施例6
所述的从黄磷电尘灰中制取镓电解液的方法，萃取有机相组分为：34％的TBP、58％的磺化煤油、8％的C8-C16的醇类化合物，其余同实施例1。

Claims (8)

1.一种从黄磷电尘灰中制取镓电解液的方法，其特征在于：以黄磷电尘灰为原料，通过强酸熟化—热水浸出—磷酸盐沉淀—盐酸溶解—还原Fe3+—萃取—反萃取的方法，制取合格镓电解液的方法。
2.按权利要求1所述的从黄磷电尘灰中制取镓电解液的方法，其特征在于，其步骤为：
a.以黄磷电尘灰为原料，用强酸熟化—热水浸出的方法将电尘灰中的镓转移到水溶液中；
b.用磷酸盐沉淀法将溶液中镓富集到沉淀中；
c.用盐酸溶液将富集镓的沉淀溶解；
d.加入铁粉将上步溶液中的Fe3+还原为Fe2+；
e.制得适合于中性萃取体系的萃原液；
f.萃原液与萃取有机相充分接触，待其分层后，收集富集镓的萃取相；
g.在上步收集到的萃取相中加入反萃取剂——NaCl溶液，使二者充分接触，待其静止分层后，收集无机相，经洗涤后即为合格的镓电解液。
3.按权利要求2所述从黄磷电尘灰中制取镓电解液的方法，其特征在于：步骤b所述的磷酸盐沉淀，滴定终点为pH＝2.5-3.5；步骤c所述的盐酸溶解，沉淀物质量(g)/盐酸溶液体积(ml)＝0.1-0.5，盐酸溶液的HCl浓度为：3-9mol/L；萃取两相充分混合1-4min；反萃取两相充分混合1-4min。
4.按权利要求2所述从黄磷电尘灰中制取镓电解液的方法，其特征在于：步骤f所述的萃取有机相组成包括萃取剂、稀释剂以及改性剂。
5.按权利要求4所述从黄磷电尘灰中制取镓电解液的方法，其特征在于：步骤f所述的萃取有机相组成为：一种中性磷酸酯作为萃取剂，体积分数为：29-38％；磺化煤油作为稀释剂，体积分数为50-65％；一种C8-C16的醇类化合物作为改性剂，体积分数为6-16％。
6.按权利要求2所述从黄磷电尘灰中制取镓电解液的方法，其特征在于：步骤f所述的有机相与无机相的体积比为：1∶1～1∶5。
7.按权利要求2所述从黄磷电尘灰中制取镓电解液的方法，其特征在于：步骤g所述的有机相与无机相体积比为：1∶1～4∶1。
8.按权利要求2所述从黄磷电尘灰中制取镓电解液的方法，其特征在于：步骤g所述的NaCl摩尔浓度为：0.1～1mol/L。
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