CN110921905A - 一种高纯二氧化锗生产中含锗液的回收系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高纯二氧化锗生产中含锗液的回收系统及方法,涉及含锗液回收技术领域,包括四氯化锗水解后液储罐、尾气吸收液储罐、水箱、混液罐、反应罐、沉淀池和压滤机;四氯化锗水解后液储罐、尾气吸收液储罐和水箱分别连通混液罐,混液罐、反应罐、沉淀池和压滤机依次连通用以逐级处理水溶液,在整个生产过程中,只需要间隔的对pH进行测试,达到要求后即可使用,避免了多次反复的调整pH值,且各液体混合的体积无需精确,在大致范围内即可实现。
Description
技术领域
本发明属于含锗液回收技术领域,具体地说,涉及一种高纯二氧化锗生产中含锗液的回收系统及方法。
背景技术
含锗液是高纯二氧化锗生产系统中水解四氯化锗过程时产出液和尾气吸收系统吸收液;水解四氯化锗过程时产出液是蒸馏水和高纯四氯化锗在特定条件下的产物;尾气吸收系统吸收液是主要烧碱和水的混合液;其中锗有很大的经济回收价值,是高纯二氧化锗生产过程中必要的产物。
现在高纯二氧化锗生产中产生的液体回收的工艺大致有两种:
1、三步沉降分别调节到不同的pH值使三氯化铁充分水解吸附液相中的锗,最后通过压滤制渣回收利用;其需要多次调节pH值,且需调节精度高,控制过程难度大;回收出来的含锗物料后处理生产加工存在在窑炉脱水工序易结窑,脱水后硬度高,破碎后后处理生产工序浸出率不高;
2、调节溶液PH值1~2,然后加入丹宁沉锗,过滤后得到丹宁锗,其回收效果虽然好,但是成本极高。
发明内容
针对现有技术中上述的不足,本发明的第一个目的在于提供一种高纯二氧化锗生产中含锗液的回收系统,其能够有效的回收含锗液中的锗。
本发明的第二个目的在于提供一种高纯二氧化锗生产中含锗液的回收方法,采用该方法,使得生产过程中pH值易于调节,后处理过程中,利用现有设备也易于加工处理,确保了尾气处理碱性液体中的锗的回收生产,减少生产成本。
为了达到上述目的,本发明采用的解决方案是:
一种高纯二氧化锗生产中含锗液的回收系统,包括四氯化锗水解后液储罐、尾气吸收液储罐、水箱、混液罐、反应罐、沉淀池和压滤机;所述四氯化锗水解后液储罐、尾气吸收液储罐和水箱分别连通所述混液罐,所述混液罐、反应罐、沉淀池和压滤机依次连通用以逐级处理水溶液。
进一步的,所述反应罐设有自动加药器;还包括后液循环暂存罐,所述后液循环暂存罐的入液口分别连通沉淀池和压滤机用以接收上层清液和滤液,后液循环暂存罐的出液口连通尾气吸收液储罐。
进一步的,采用如上所述的高纯二氧化锗生产中含锗液的回收系统,回收步骤如下:
S1.将四氯化锗水解后液、尾气吸收液和水混合于所述混液罐,搅拌混合,使混合液呈碱性;
S2.混合完成后,将液体排入反应罐,投入辅助剂,搅拌反应;
S3.反应完成后,将液体排入沉淀池,静置沉淀;
S4.沉淀完成后,将上层清液排入后液循环暂存罐,将下层浓稠物排入压滤机进行压滤分离成滤液和滤饼,滤液排入后液循环暂存罐。
进一步的,还包括步骤S5.将滤饼进行脱水后进行浸出蒸馏。
进一步的,还包括步骤S6.将后液循环暂存罐内的液体排入尾气吸收液储罐进行循环使用。
进一步的,所述四氯化锗水解后液的锗含量为1.8g/L~2.2g/L、盐酸酸量为2.8mol/L~3.2mol/L,所述尾气吸收液的锗含量为0.8g/L~1.2g/L,按体积计,所述四氯化锗水解后液、尾气吸收液和水的混合比例为1:2:1。
进一步的,步骤S1中所述四氯化锗水解后液、尾气吸收液和水的加入时间为50min~70min,使得最终混合液的pH为7~8。
进一步的,步骤S2中所述辅助剂为生石灰和石膏粉,且以重量份计,生石灰和石膏粉的比例为2:1,其中生石灰的投加量为每升待反应溶液投加2.5g。
进一步的,步骤S2中所述辅助剂为氯化铁、氯化铝、镁盐或者镁的易溶化合物。
进一步的,步骤S3中所述沉淀时间为32小时以上。
本发明的有益效果是:
在整个生产过程中,只需要生产开始时测试pH后间隔的对pH进行测试,达到要求后即可使用,避免了多次反复的调整pH值,且各液体混合的体积无需精确,在大致范围内即可实现。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例提供的高纯二氧化锗生产中含锗液的回收系统的示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者,按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例提供的一种高纯二氧化锗生产中含锗液的回收系统及方法进行具体说明。
如图1所示,一种高纯二氧化锗生产中含锗液的回收系统,包括四氯化锗水解后液储罐、尾气吸收液储罐、水箱、混液罐、反应罐、沉淀池、压滤机和后液循环暂存罐;所述四氯化锗水解后液储罐、尾气吸收液储罐和水箱分别连通所述混液罐,所述混液罐、反应罐、沉淀池和压滤机依次连通用以逐级处理水溶液,所述后液循环暂存罐的入液口分别连通沉淀池和压滤机用以接收上层清液和滤液;为了增加锗的回收效率,后液循环暂存罐的出液口连通尾气吸收液储罐;由于反应罐有加药步骤,为了增加装置的自动化程度,常常反应罐设有自动加药器,需要说明的是,四氯化锗水解后液储罐、尾气吸收液储罐、水箱、混液罐、反应罐、沉淀池、压滤机和后液循环暂存罐之间液体的液体流动的动力源均为耐腐蚀泵。
本实施例中含锗液包括四氯化锗水解后液和尾气吸收液,其中四氯化锗水解后液的锗含量为1.8g/L~2.2g/L、盐酸酸量为2.8mol/L~3.2mol/L;尾气吸收液的锗含量为0.8g/L~1.2g/L,微呈碱性。
一种高纯二氧化锗生产中含锗液的回收方法,采用上述的高纯二氧化锗生产中含锗液的回收系统,回收步骤如下:
S1.将四氯化锗水解后液、尾气吸收液和水混合于所述混液罐,按体积计,四氯化锗水解后液、尾气吸收液和水的混合比例为1:2:1,搅拌混合;四氯化锗水解后液和尾气吸收液的混合,利用尾气吸收液的碱性中和四氯化锗水解后液的酸性,并调节使整个混合溶液呈微偏碱性,pH值大致为7~8,加水使该微偏碱性得以保持,确保溶液pH值稳定,四氯化锗水解后液、尾气吸收液和水的加入时间为50min~70min,混合全程气动搅拌;
S2.混合完成后,将液体排入反应罐,投入辅助剂,搅拌反应,全程采用气动搅拌,投加完成后继续搅拌4小时左右;辅助剂可以为生石灰和石膏粉,其中,生石灰为反应剂,石膏粉为沉淀辅助剂,且以重量份计,生石灰和石膏粉的比例为2:1,其中生石灰的投加量为每升待反应溶液投加2.5g,辅助剂也可以为氯化铁、氯化铝、镁盐或者镁的易溶化合物。
S3.反应完成后,将液体排入沉淀池,静置沉淀;
S4.沉淀完成后,将上层清液排入后液循环暂存罐,将下层浓稠物排入压滤机进行压滤分离成滤液和滤饼,滤液排入后液循环暂存罐,沉淀时间为32小时以上,通常不大于48小时;
S5.将滤饼进行脱水后进行浸出蒸馏,具体为进行烘干得到锗精矿,然后将锗精矿与盐酸进行氯化蒸馏,得到粗四氯化锗,再进行精馏提纯,得到高纯度四氯化锗;
S6.将后液循环暂存罐内的液体排入尾气吸收液储罐进行循环使用。
实施例1
采用上述方法对高纯二氧化锗生产中含锗液进行回收,其中S2步骤中采用的辅助剂为生石灰和石膏粉的混合物,以重量份计,生石灰和石膏粉的比例为2:1,其中生石灰的投加量为每升待反应溶液投加2.5g。
采用本方法只需要间隔的对pH进行测试,达到要求后即可使用,避免了多次反复的调整pH值,且各液体混合的体积无需精确,在大致范围内即可实现;采用本方法得到的滤饼在后处理脱水时对设备的要求没有采用使用三氯化铁或者丹宁回收后处理的要求高,且易破碎,方便浸出蒸馏;且本方法步骤简单,生产方便,生产成本低,不会造成锗资源浪费,且不会产生新的污染物。
实施例2
采用上述方法对高纯二氧化锗生产中含锗液进行回收,其中S2步骤中采用的辅助剂为氯化镁。
本实施例的辅助剂能够对含锗液中的锗沉淀,但是申请人发现采用该辅助剂时,在S6步骤中,后液循环暂存罐与尾气吸收液储罐的连通管中容易发生结晶,导致堵塞,该问题很难处理。
实施例3
采用上述方法对高纯二氧化锗生产中含锗液进行回收,其中S2步骤中采用的辅助剂为氧化镁。
本实施例的辅助剂效果同实施例2差不多,同样也存在结晶堵塞的问题。
实施例4
采用上述方法对高纯二氧化锗生产中含锗液进行回收,其中S2步骤中采用的辅助剂为氯化铁。
本实施例的辅助剂效果良好,沉淀速度快,但是价格昂贵,成本较高,并且对残渣锗的回收环节有较大影响。
实施例5
采用上述方法对高纯二氧化锗生产中含锗液进行回收,其中S2步骤中采用的辅助剂为氯化铝。
本实施的辅助剂的使用效果同实施例4差不多,同样也是价格昂贵,成本较高,对残渣锗的回收环节有较大影响。
对比例1
采用上述方法对高纯二氧化锗生产中含锗液进行回收,其中S2步骤中采用的辅助剂为生石灰和石膏粉的混合物,以重量份计,生石灰和石膏粉的比例为3:1,其中生石灰的投加量为每升待反应溶液投加2.5g。
相比于实施例1,本实施例在S3步骤的沉淀时间大大的增长,导致后液循环暂存罐出现了浓稠物发生堵塞,难以处理。
对比例2
采用上述方法对高纯二氧化锗生产中含锗液进行回收,其中S2步骤中采用的辅助剂为生石灰和石膏粉的混合物,以重量份计,生石灰和石膏粉的比例为1:1,其中生石灰的投加量为每升待反应溶液投加2.5g。
相比于实施例1,本实施例的锗的回收率明显降低,需要在后液循环暂存罐多次进行循环才能保证一定的回收率。
对比例3
采用上述方法对高纯二氧化锗生产中含锗液进行回收,其中S2步骤中采用的辅助剂为生石灰和石膏粉的混合物,以重量份计,生石灰和石膏粉的比例为2:1,其中生石灰的投加量为每升待反应溶液投加2g。
相比于实施例1,本实施例的锗的回收率不高。
对比例4
采用上述方法对高纯二氧化锗生产中含锗液进行回收,其中S2步骤中采用的辅助剂为生石灰和石膏粉的混合物,以重量份计,生石灰和石膏粉的比例为2:1,其中生石灰的投加量为每升待反应溶液投加3g。
相比于实施例1,本实施例的锗回收率基本相同,但是步骤S4中的压滤机的负荷明显增大,导致产生的滤饼增多,进而后期的处理所需要的各辅料更多,造成成本的增加。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高纯二氧化锗生产中含锗液的回收系统,其特征在于:包括四氯化锗水解后液储罐、尾气吸收液储罐、水箱、混液罐、反应罐、沉淀池和压滤机;所述四氯化锗水解后液储罐、尾气吸收液储罐和水箱分别连通所述混液罐,所述混液罐、反应罐、沉淀池和压滤机依次连通用以逐级处理水溶液。
2.根据权利要求1所述的高纯二氧化锗生产中含锗液的回收系统,其特征在于:所述反应罐设有自动加药器;还包括后液循环暂存罐,所述后液循环暂存罐的入液口分别连通沉淀池和压滤机用以接收上层清液和滤液,后液循环暂存罐的出液口连通尾气吸收液储罐。
3.一种高纯二氧化锗生产中含锗液的回收方法,其特征在于:采用如权利要求1或2所述的高纯二氧化锗生产中含锗液的回收系统,回收步骤如下:
S1.将四氯化锗水解后液、尾气吸收液和水混合于所述混液罐,搅拌混合,使混合液呈碱性;
S2.混合完成后,将液体排入反应罐,投入辅助剂,搅拌反应;
S3.反应完成后,将液体排入沉淀池,静置沉淀;
S4.沉淀完成后,将上层清液排入后液循环暂存罐,将下层浓稠物排入压滤机进行压滤分离成滤液和滤饼,滤液排入后液循环暂存罐。
4.根据权利要求3所述的高纯二氧化锗生产中含锗液的回收方法,其特征在于:还包括步骤S5.将滤饼进行脱水后进行浸出蒸馏。
5.根据权利要求3所述的高纯二氧化锗生产中含锗液的回收方法,其特征在于:还包括步骤S6.将后液循环暂存罐内的液体排入尾气吸收液储罐进行循环使用。
6.根据权利要求3所述的高纯二氧化锗生产中含锗液的回收方法,其特征在于:所述四氯化锗水解后液的锗含量为1.8g/L~2.2g/L、盐酸酸量为2.8mol/L~3.2mol/L,所述尾气吸收液的锗含量为0.8g/L~1.2g/L,按体积计,所述四氯化锗水解后液、尾气吸收液和水的混合比例为1:2:1。
7.根据权利要求3所述的高纯二氧化锗生产中含锗液的回收方法,其特征在于:步骤S1中所述四氯化锗水解后液、尾气吸收液和水的加入时间为50min~70min,使得最终混合液的pH为7~8。
8.根据权利要求3所述的高纯二氧化锗生产中含锗液的回收方法,其特征在于:步骤S2中所述辅助剂为生石灰和石膏粉,且以重量份计,生石灰和石膏粉的比例为2:1,其中生石灰的投加量为每升待反应溶液投加2.5g。
9.根据权利要求3所述的高纯二氧化锗生产中含锗液的回收方法,其特征在于:步骤S2中所述辅助剂为氯化铁、氯化铝、镁盐或者镁的易溶化合物。
10.根据权利要求3所述的高纯二氧化锗生产中含锗液的回收方法,其特征在于:步骤S3中所述沉淀时间为32h以上。
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