CN103993178A - 从含锗光纤废料中回收锗的方法 - Google Patents
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Abstract
从含锗光纤废料中回收锗的方法,涉及废料回收技术,属于冶金化工技术领域,具体涉及从含锗的光纤废料中回收锗的方法。先将含锗光纤废料进行球磨粉碎,取粉碎后细料进行依次进行加碱焙烧、浸出、固液分离、沉锗和锗的富集步骤。本发明收率高、工艺操作简单、设备投资小、生产成本低、不产生二次污染。
Description
技术领域
本发明涉及废料回收技术,属于冶金化工技术领域,具体涉及从含锗的光纤废料中回收锗的方法。
背景技术
随着锗的用途的广泛拓宽,锗被大量用作制造光导纤维的原料。据统计,近年锗在光导纤维中的应用以占全世界用量的42%~45%。因此废料也就越来越多。由于锗的资源十分短缺,光导纤维废料中又含有大量的锗。在生产光棒时锗的化合物与硅的化合物一道反应后,锗被大量的二氧化硅胶体吸附或包裹,这种废料用一般的工业酸反应几乎无法提炼锗,要提炼锗必须打破二氧化硅胶体的保护,用碱处理后直接蒸馏效果仍不理想,回收率都在80%以下。因此合理回收综合利用光导纤维废料中的锗已成为很重要的课题。
常见含锗光纤废料的回收方法是高温还原挥发法、氢氟酸浸法和单纯加碱焙烧蒸馏法来回收锗。
1、高温还原挥发法:即在此物料中加入碳粉,混合均匀,放在炉内加热到600~800℃,并通入惰性气体或使加热炉减压,使锗以GeO形态挥发出来,用捕集器捕集GeO。该工艺设备比较复杂,且过程难以控制。
2、氢氟酸浸出法:由于二氧化硅的包裹,先用氢氟酸浸出,破坏二氧化硅对锗的包裹,然后对浸出液调pH值后用栲胶沉淀锗,烘干焙烧后氯化蒸馏提锗。该工艺锗浸出率高,但生产链比较长,成本比较高,且由于过程中使用了大量的氢氟酸,无论是浸出设备还是蒸馏设备,都会被严重腐蚀。
3、单纯加碱焙烧蒸馏法:将此物料加纯碱拌匀,高温焙烧破碎后直接蒸馏。该工艺蒸馏酸耗大,锗直收率低于80%,不经济。
发明内容
本发明目的是提出一种收率高、工艺操作简单、设备投资小、生产成本低、不产生二次污染的从含锗光纤废料中回收锗的方法。
本发明技术方案是:先将含锗光纤废料进行球磨粉碎,取粉碎后细料进行依次进行加碱焙烧、浸出、固液分离、沉锗和锗的富集步骤。
本发明的优越点:
1、通过球磨和加碱焙烧,将紧密结合的氧化硅和氧化锗都转化成能够水溶的锗酸钠和硅酸钠。
2.通过浸出、固液分离和沉锗等工序,将硅锗转化过程中加入的大量碱与锗进行了分离,既提高了产品锗富集物的品位,也大大节约了后续蒸馏工序的酸消耗。
3.本发明工艺采用火湿法联合工艺,生产效率高,锗直收率大于90%,可直接得到含锗10%以上的锗富集物,利于后续生产和提纯锗。
4、本发明具有明显的清洁特征:辅材中仅使用纯碱和三氯化铁,没有带入重金属或有机物等污染物,因此污水环保处理工艺简单,处理后水返回生产使用,污水沉淀渣仅含硅、铁、钠,可作为一般工业废物送生产建材产品等等。
具体地,本发明所述球磨是:采用球磨机对含锗光纤废料进行干磨,干磨后过150目筛,取过筛的粉碎后细料。
所述加碱焙烧是:将粉碎后细料和纯碱以重量比为1:1.2的比例混合后,置于850℃恒温焙烧6小时。
所述浸出是:将加碱焙烧后形成的物料与水以重量比1:3的比例混合后加热至沸腾,搅拌条件下浸出处理6小时。
所述固液分离是将浸出后的溶液静置至溶液温度低于40℃后,泵出含锗清液;下层沉淀采用离心分离,也能取得含锗清液,将离心后的渣质置于烘箱120℃恒温8小时后返回加碱焙烧。
所述沉锗是:在固液分离后的含锗清液中加入三氯化铁,经搅拌反应后静置。可使上清液含锗低于10ug/ml。进一步地,所述含锗清液中的锗质量与三氯化铁的投料质量比为1:15。
所述锗的富集是:固液分离出上清液后,将沉沉物放入电炉中120℃恒温12小时,取得锗的富集成品。
具体实施方式
操作步骤:球磨、加碱焙烧、浸出、固液分离、沉锗、锗富集物。
1、球磨:将含锗光纤废料采用球磨机干磨,磨后过150目筛,取得粉碎后细料。
2、加碱焙烧:将粉碎后细料与纯碱按重量比1:1.2的比例搅拌均匀后装入不锈钢料盘,放入箱型电阻炉,于炉内温度为850℃的条件下恒温焙烧6小时,使氧化硅转换成硅酸钠,氧化锗转化成锗酸钠。
3、浸出:将焙烧后的物料放入浸出池中,按物料与水的重量比为1:3的比例加水,并加热至沸腾,搅拌条件下浸出处理6小时。
4、固液分离:将浸出后的溶液静置12小时以上,待溶液温度低于40℃后,将含锗的清液直接用泵打出进入沉锗工序;浸出池底部少量渣液使用离心机固液分离,取得的含锗的清液也进入沉锗工序,将离心后的渣质置于烘箱120℃恒温8小时后返回上述步骤2加碱焙烧。
5、沉锗:将步骤4的两组含锗清液合并后放入浸出池进行搅拌,分析计算溶液中含锗量,按锗元素与三氯化铁的重量比为1:15的比例向溶液中加入三氯化铁溶液,加完后搅拌1小时,溶液静置12小时以上,取样分析上清液含锗量,如含锗量低于10ug/ml,则进入后道工序。
6、锗富的富集:将合格的沉锗上清液排放至水处理站中和环保处理,处理后水可返回生产用,污水沉淀渣仅含硅、铁、钠,可作为一般工业废物送生产建材产品等等。
沉锗后底层含锗渣液混合物用离心机进行固液分离,分离出滤渣为锗富集物,放入电炉中120℃恒温12小时,产出物料含锗品位>10%,可作为锗原料出售或者进入蒸馏、精馏、水解工序生产高纯氧化锗。
Claims (8)
1.从含锗光纤废料中回收锗的方法,其特征在于先将含锗光纤废料进行球磨粉碎,取粉碎后细料进行依次进行加碱焙烧、浸出、固液分离、沉锗和锗的富集步骤。
2.根据权利要求1所述从含锗光纤废料中回收锗的方法,其特征在于所述球磨是:采用球磨机对含锗光纤废料进行干磨,干磨后过150目筛,取过筛的粉碎后细料。
3.根据权利要求1所述从含锗光纤废料中回收锗的方法,其特征在于所述加碱焙烧是:将粉碎后细料和纯碱以重量比为1:1.2的比例混合后,置于850℃恒温焙烧6小时。
4.根据权利要求1所述从含锗光纤废料中回收锗的方法,其特征在于所述浸出是:将加碱焙烧后形成的物料与水以重量比1:3的比例混合后加热至沸腾,搅拌条件下浸出处理6小时。
5.根据权利要求1所述从含锗光纤废料中回收锗的方法,其特征在于所述固液分离是:将浸出后的溶液静置至溶液温度低于40℃后,泵出含锗清液;下层沉淀采用离心分离,取得含锗清液,将离心后的渣质置于烘箱120℃恒温8小时后返回加碱焙烧。
6.根据权利要求1所述从含锗光纤废料中回收锗的方法,其特征在于所述沉锗是:在固液分离后的含锗清液中加入三氯化铁,经搅拌反应后静置。
7.根据权利要求6所述从含锗光纤废料中回收锗的方法,其特征在于所述含锗清液中的锗质量与三氯化铁的投料质量比为1:15。
8.根据权利要求1所述从含锗光纤废料中回收锗的方法,其特征在于所述锗的富集是:固液分离出上清液后,将沉沉物放入电炉中120℃恒温12小时,取得锗的富集成品。
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