CN103740940A - 一种净化镓富集液产生的石灰渣的处理方法 - Google Patents

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孙剑锋
芦东
秦曾言
白鹏程
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Abstract

本发明涉及一种净化镓富集液产生的石灰渣的处理方法，其特征在于其处理过程的步骤包括：（1）将净化镓富集液产生的石灰渣加入氢氧化钠溶液中，进行高压浸出，得到含镓浸出液；（2）将含镓溶出液加入石灰进行除钒处理，得到含镓净化液；（3）将含镓净化液与盐酸进行中和反应，生成氢氧化镓沉淀物，过滤后得到滤饼；（4）将滤饼溶解在液体氢氧化钠中，制备成含镓镓酸钠溶液，作为电解液进行电解，在阴极析出金属镓。本发明的处理方法，采用纯湿法无污染不焙烧高浸出率镓的工艺流程，既避免了生产中的废气污染问题，又能综合利用资源，具有成本低、无污染、操作简单、设备投资少等优点，有良好的经济效益、环保效益和社会效益。

Description

一种净化镓富集液产生的石灰渣的处理方法
技术领域
一种净化镓富集液产生的石灰渣的处理方法，涉及一种从生产氧化铝的种分母液中提取镓的过程产生的废弃物石灰渣提取回收镓的处理方法。
背景技术
金属镓所有用途几乎都和当前现代科技发展及低碳经济，绿色能源和环境保护相关。在电子工业和通讯领域，受益于手机3G业务发展以及在LED显示屏、LED照明以及荧光粉等行业用途的不断扩张，镓的化合物砷化镓，氮化镓，磷化镓，三氯化镓和氧化镓行业对镓的消费量也在迅猛增加。
目前世界上90％以上的原生镓都是从生产氧化铝的种分母液中提取的。其最有效的方法是用树脂从种分母液中吸附镓，再用脱附液从树脂中脱附出来，形成镓富集液。由于富集液中含有钒、铅、铜等杂质元素，需要添加石灰和硫化物来完成溶液净化，所产生的一次石灰渣，二次石灰渣和除重渣（除去铅、铜等重金属的废渣）被作为工业废弃物处理，其主要成分为石灰，但还含有微量的金属镓，高于用来提取镓的铝土矿中的镓含量。富集提取其中的镓，其经济性可与从锗石中提取镓和铝土矿中回收镓相比。
富集并提取石灰渣废弃物中的稀有金属镓，可以实现资源最大化利用，具有很好的环境效益和经济效益，但目前还没有有效的回收处理方法。
发明内容
本发明的目的就是针对上述已有技术存在的不足，提供一种从石灰渣废弃物中富集提取稀有金属镓、提高资源利用率的净化镓富集液产生的石灰渣的处理方法。
本发明的目有是通过以下技术方案实现的。
一种净化镓富集液产生的石灰渣的处理方法，其特征在于其处理过程的步骤包括：
（1）将净化镓富集液产生的石灰渣加入氢氧化钠溶液中，进行高压浸出，得到含镓浸出液；
（2）将含镓溶出液加入石灰进行除钒处理，得到含镓净化液；
（3）将含镓净化液与盐酸进行中和反应，生成氢氧化镓沉淀物，过滤后得到滤饼；
（4）将滤饼溶解在液体氢氧化钠中，制备成含镓镓酸钠溶液，作为电解液进行电解，在阴极析出金属镓。
本发明的一种净化镓富集液产生的石灰渣的处理方法，其特征在于其步骤（1）中氢氧化钠为溶解液的浓度为160-200g\L，溶出温度为150-200℃，保温搅拌20~60分钟，石灰渣与溶解液的重量比为 ：1:2~1:4。
本发明的一种净化镓富集液产生的石灰渣的处理方法，其特征在于其步骤（2）将含镓溶出液加入石灰进行除钒处理过程，其石灰的加入量为溶出液体积的1/2~1/5，处理温度为30-100℃，时间为60~120分钟。
本发明的一种净化镓富集液产生的石灰渣的处理方法，其特征在于其步骤（3）将含镓净化液与盐酸进行中和反应，控制反应终点为PH=6~7。
本发明的一种净化镓富集液产生的石灰渣的处理方法，其特征在于其步骤（4）将滤饼溶解在液体氢氧化钠中，制备成的镓酸钠溶液含镓为30-60 g\L。
本发明的一种净化镓富集液产生的石灰渣的处理方法，其特征在于其净化镓富集液产生的石灰渣包括净化处理树脂法镓富集液所产生的一次石灰渣，二次石灰渣和除重渣。
在从生产氧化铝的种分母液中提取镓的过程中，产生的废弃物石灰渣在石灰渣废弃物中镓的含量较高，一次石灰渣，二次石灰渣和除重渣中镓的含量均在0.5%以上，和锗石中镓的含量（0.76%～1.85%）相当，但高于其他矿物和工业渣中的含量。其中铝土矿中一般含镓0.003%～0.008%，铅锌矿中通常含量在0.001%～0.03%，锌冶炼渣中含镓一般在0.003%～0.05%，钛磁铁矿和钛铁矿中为0.0009%～0.005%，钢厂钒渣镓含量为0.015%～0.030%，煤中通常含镓量为0.0001%～0.0045%。
本发明的一种净化镓富集液产生的石灰渣的处理方法，通过对净化处理树脂法镓富集液所产生的一次石灰渣，二次石灰渣和除重渣进行溶出、净化、酸碱中和、电解得到金属镓，实现了废弃物石灰渣的资源化利用。本发明的方法，其经济性可与从锗石中提取镓和铝土矿中回收镓相比。在镓的富集提取过程中，不需要对石灰渣添加任何矿化剂进行活化、催化或氯化处理，不产生腐蚀性气体，不污染环境。无需对石灰渣进行活化焙烧，减少能源消耗。利用高温高压溶出条件，破坏石灰渣的矿物结构，一次溶出石灰渣中的镓，其溶出率可以达到85%以上。
本发明的一种净化镓富集液产生的石灰渣的处理方法，通过对净化处理树脂法镓富集液所产生的一次石灰渣，二次石灰渣和除重渣进行溶出、净化、酸碱中和、电解得到金属镓，实现了废弃物石灰渣的资源化利用。
本发明的一种净化镓富集液产生的石灰渣的处理方法，采用纯湿法无污染不焙烧高浸出率镓的工艺流程，既避免了生产中的废气污染问题，又能综合利用资源，具有成本低、无污染、操作简单、设备投资少等优点，有良好的经济效益、环保效益和社会效益。
附图说明
图1为本发明的方法的工艺流程图。
具体实施方式
一种净化镓富集液产生的石灰渣的处理方法，将净化镓富集液产生的石灰渣，在高压反应釜中，以液体氢氧化钠为溶解液，溶解液的氧化钠浓度为160-200g\L，净化镓富集液产生的石灰渣加入比为溶解液重量的1/2~1/4，控制溶出温度为150-200℃，对石灰渣废弃物进行高温、高压处理，保温搅拌20~60分钟，使石灰渣中的镓完全进入溶液后，进行过滤分离得到含镓的溶出液。将含镓溶出液进行除钒处理，除杂剂为石灰，在30-100℃，搅拌60~120分钟，过滤分离得到含镓净化液。将含镓净化液与盐酸进行中和反应，控制反应终点为PH=6~7，生成以氢氧化镓为主要成分的白色沉淀物，过滤后得到滤饼。将滤饼溶解在1:1的液体氢氧化钠中，制备成含镓为30-60 g\L镓酸钠溶液，以此作为电解液进行电解，在阴极析出金属镓。
下面结合实施例对本发明做进一步的说明。
实施例
步骤一：取净化处理树脂法镓富集液所产生的石灰渣废弃物（成分见表1）和液体氢氧化钠，将液体氢氧化钠配置成氧化钠浓度为200g/L的碱溶解液，取10升碱溶解液和3公斤石灰渣，加入到高压反应釜中，设定溶出温度为150℃，到温后保温1小时，将溶出矿浆进行过滤后，得到含镓溶出液，分析溶出液化学成分（见表2）和溶出渣（溶出液滤饼）化学成分（见表3），镓的溶出率85.6%，达到重复上述步骤制备足量体积的含镓溶出液。
表1   石灰渣废弃物化学成分（单位：%）
Figure 2013106785311100002DEST_PATH_IMAGE001
表2   溶出液化学成分（单位：g/L）
表3   溶出渣（溶出液滤饼）化学成分（单位：%）
Figure 2013106785311100002DEST_PATH_IMAGE003
步骤二：取2升溶出液，在60℃将1/4溶液体积的石灰添加到含镓溶出液中进行除杂处理，搅拌90分钟，过滤分离得到含镓净化液。将含镓净化液与1:2的盐酸进行中和反应，控制反应终点为PH=6~7，生成以氢氧化镓为主要成分的白色沉淀物，过滤后得到滤饼，在105℃烘干得到14.0克滤饼，其化学成分见表4，所得滤饼与现场配置电解液的镓泥进行成分含量比较，从表4看到滤饼达到生产要求。重复上述过程，制得一定量的滤饼。
表4  滤饼化学成分（单位：%）
Figure 744407DEST_PATH_IMAGE004
步骤三：将滤饼溶解在1:1的液体氢氧化钠中，制备成含镓量为30-60 g\L镓酸钠溶液，以此作为电解液进行电解，金属镓在阴极析出。

Claims (6)

1.一种净化镓富集液产生的石灰渣的处理方法，其特征在于其处理过程的步骤包括：
（1）将净化镓富集液产生的石灰渣加入氢氧化钠溶液中，进行高压浸出，得到含镓浸出液；
（2）将含镓溶出液加入石灰进行除钒处理，得到含镓净化液；
（3）将含镓净化液与盐酸进行中和反应，生成氢氧化镓沉淀物，过滤后得到滤饼；
（4）将滤饼溶解在液体氢氧化钠中，制备成含镓镓酸钠溶液，作为电解液进行电解，在阴极析出金属镓。
2.根据权利要求1所述的一种净化镓富集液产生的石灰渣的处理方法，其特征在于其步骤（1）中氢氧化钠为溶解液的浓度为160-200g\L，溶出温度为150-200℃，保温搅拌20~60分钟，石灰渣与溶解液的重量比为：1:2~1:4。
3.根据权利要求1所述的一种净化镓富集液产生的石灰渣的处理方法，其特征在于其步骤（2）将含镓溶出液加入石灰进行除钒处理过程，其石灰的加入量为溶出液体积的1/2~1/5，处理温度为30-100℃，时间为60~120分钟。
4.根据权利要求1所述的一种净化镓富集液产生的石灰渣的处理方法，其特征在于其步骤（3）将含镓净化液与盐酸进行中和反应，控制反应终点为PH=6~7。
5.根据权利要求1所述的一种净化镓富集液产生的石灰渣的处理方法，其特征在于其步骤（4）将滤饼溶解在液体氢氧化钠中，制备成的镓酸钠溶液含镓为30-60 g\L。
6.根据权利要求1所述的一种净化镓富集液产生的石灰渣的处理方法，其特征在于其净化镓富集液产生的石灰渣包括净化处理树脂法镓富集液所产生的一次石灰渣，二次石灰渣和除重渣。
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