CN111519024B - 一种利用煤炭固废或铝矾土固废使用烧结法提取金属镓的方法 - Google Patents

一种利用煤炭固废或铝矾土固废使用烧结法提取金属镓的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111519024B
CN111519024B CN202010334265.0A CN202010334265A CN111519024B CN 111519024 B CN111519024 B CN 111519024B CN 202010334265 A CN202010334265 A CN 202010334265A CN 111519024 B CN111519024 B CN 111519024B
Authority
CN
China
Prior art keywords
gallium
coal
solid waste
sintering
parts
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010334265.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111519024A (zh
Inventor
段翔
曹雪瑞
刘冠杰
李茂运
王舜
曹子博
刘俊平
刑春歌
郭新民
李文霜
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shuozhou Xilang Coal Technology Co ltd
Original Assignee
Shuozhou Xilang Coal Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shuozhou Xilang Coal Technology Co ltd filed Critical Shuozhou Xilang Coal Technology Co ltd
Priority to CN202010334265.0A priority Critical patent/CN111519024B/zh
Publication of CN111519024A publication Critical patent/CN111519024A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111519024B publication Critical patent/CN111519024B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B1/00—Preliminary treatment of ores or scrap
    • C22B1/14—Agglomerating; Briquetting; Binding; Granulating
    • C22B1/24—Binding; Briquetting ; Granulating
    • C22B1/242—Binding; Briquetting ; Granulating with binders
    • C22B1/244—Binding; Briquetting ; Granulating with binders organic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B58/00—Obtaining gallium or indium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C3/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
    • C25C3/34—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of metals not provided for in groups C25C3/02 - C25C3/32

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

本发明涉及稀有金属镓提取技术，具体涉及一种利用煤炭固废或铝矾土固废使用烧结法提取金属镓的方法；包括以下步骤：步骤一，原料制备，步骤二，原料按照重量份配比混合后球磨；步骤三，干燥塔干燥制粒；步骤四，将步骤三制成颗粒粉末放置在湿度为40‑60%的环境中24～48h；步骤五，将上述粉末在100～200MPa压力下压制成胚；步骤六，将胚体放入真空烧结炉中烧结；步骤七，将电极吸附的硅基镓与柱状结晶体自然分层，将上层玻璃相及黄色递进硅基镓结晶剥离，得到质量含量远超>10%富集粗镓；步骤八，将富集粗镓采用电解法、尾液结晶法提纯得大于5N、6N金属镓；本发明方法可有效的从煤田煤炭煤层底板及夹矸煤等煤炭固废中，提取金属镓，成本低、产量较高，变废为宝。

Description

一种利用煤炭固废或铝矾土固废使用烧结法提取金属镓的 方法
技术领域
本发明涉及稀有金属镓提取技术，具体涉及一种利用煤炭固废或铝矾土固废使用烧结法提取金属镓的方法。
背景技术
金属镓是稀缺资源，由于镓在地壳中的浓度很低。在地壳中占总量的0.0015%。不以金属状态存在，而常和In、Ge、Tl一起伴生于铝土矿、硫化矿及煤炭煤层底板及夹矸煤中。镓是闪锌矿、黄铁矿、铝矾土、锗石工业处理过程中的副产品。
世界现有金属镓都是在以拜耳法生产氧化铝过程中从循环母液中提取生产的。经过一定富集后也只能达到几百克/吨，因而镓的提取非常困难，全球年产量不足300吨。金属镓广泛应用于核反应介质、正电子断层成像、第三代半导体、芯片、抗肿瘤医药、人体器官修复、智能机器人制造等重大领域。
由于文献表明相关煤田煤炭煤层底板及夹矸煤等煤炭固废中镓离子富集能达到>0.0030%，富集最高程度据文献可查>0.006999%。基于此利用煤炭固废提取金属镓成为一种可能。
发明内容
本发明为解决现有的镓的提取非常困难，产量低的技术问题，开创性提供一种利用煤炭固废或铝矾土固废使用烧结法提取金属镓的方法；使用真空电极烧结炉，利用煤炭固废中富集镓离子的煤田煤层中煤层底板和夹矸煤中的勃姆石及高岭岩或铝矾土固废顶板及夹矸中偏铝硅酸盐，采取高温烧结形式，提取其中富集的金属镓。随后对富集硅基镓采用电解法及结晶法提取5～6N以上高纯度金属镓。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种利用煤炭固废或铝矾土固废使用烧结法提取金属镓的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，原料制备，
1、选取即时开采的富集镓离子的煤层煤底板及夹矸煤中的勃姆石及高岭岩数十吨，以保证原子晶体中链健完整；其中勃姆石及高岭岩Ti含量>2～3%;
2、将勃姆石及高岭岩在950～1100℃高温煅烧12～24h，去除杂质；
3、手持荧光光谱仪对镓Ga含量存在测定；对显示镓存在的煅烧勃姆石及高岭岩进行粉碎、细磨至1000目；
步骤二，选取步骤一所得的粉末状的镓基原料8～20份；挥发助剂 12～30份；结构助剂8～15份；增强粘合剂0.5～1.5份；将上述重量份配比的原料球磨混合并球磨1～12小时，至100纳米级；所述增强粘合剂为高碳高分子聚合物；
步骤三，干燥塔干燥制粒，粒径<10um；
步骤四，将步骤三制成颗粒粉末放置在湿度为40-60%的环境中24～48h，使晶体结构中晶键结构中结构水充分饱和；
步骤五，将上述粉末在100～200MPa压力下压制成胚；
步骤六，将胚体放入真空烧结炉中，在-2～20Pa真空状态中1850℃烧结；
步骤七，将电极吸附的硅基镓与柱状结晶体自然分层，将上层玻璃相及黄色递进硅基镓结晶剥离，得到质量含量远超>10%富集粗镓；
步骤八，将富集粗镓采用电解法、尾液结晶法提纯可得大于5N或6N金属镓。
进一步的，步骤二中所述挥发助剂为工业级的碳化硼或碳化硅；所述构助剂为工业级的氧化铝或碳化钛。
进一步的，步骤二中所述增强粘合剂为羟甲基、三聚乙烯醇、三聚磷酸钠、酚醛树脂、羟甲基纤维素中的一种或两种。
优选的，步骤六中烧结曲线为：点火常温～1200℃、30min；1200～1600℃、30min；1600~1850℃，60min;1850～1850℃， 保温2h;1850～1600℃，降温3h,1600~200℃ 自然降温；卸压条件为自然卸压。
与现有技术相比本发明具有以下有益效果：
本发明方法开创性的从煤田煤炭煤层底板及夹矸煤等煤炭固废中使用烧结法提取金属镓，且本发明方法提取金属镓的产量高于现有的提取方法，且成本低，实现变废为宝。
附图说明
图1为实施例1所制备得到的富集粗镓图片。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
一种利用煤炭固废或铝矾土固废使用烧结法提取金属镓的方法：
步骤一，原料制备，
1、选取即时开采的富集镓离子的煤层煤底板及夹矸煤中的勃姆石及高岭岩数十吨，以保证原子晶体中链健完整；其中勃姆石及高岭岩Ti含量>4%；
2、将勃姆石及高岭岩在1000℃高温煅烧16h，去除杂质；
3、手持荧光光谱仪对镓Ga含量存在测定；对显示镓存在的煅烧勃姆石及高岭岩进行粉碎、细磨至1000目；
步骤二，选取镓基原料12份；挥发助剂：碳化硼20份；结构助剂：氧化铝10份；高碳高分子增强粘合剂1份；将上述重量份配比的原料球磨混合并球磨5小时，至100纳米级；本例增强粘合剂选羟甲基和三聚乙烯醇；
步骤三，干燥塔干燥制粒，粒径<10um；
步骤四，将制成颗粒粉末放置在湿度为40%的环境中36h,使晶体结构中晶键结构中结构水充分饱和；
步骤六，将上述粉末在150MPa压力下压制成胚；本实施例需要补充注意增强粘结剂的；增强粘结剂的添加量为总量的2‰；
步骤七，将胚体放入真空烧结炉中，在10Pa真空状态中1850℃烧结。其中烧结曲线为：
点火常温～1200℃、30min；1200～1600℃、30min；1600~1850℃，60min;1850～1850℃， 保温2h;1850～1600℃，降温3h,1600~200℃ 自然降温；卸压条件为自然卸压；
步骤八，将电极吸附的硅基镓与柱状结晶体自然分层。将上层玻璃相及黄色递进硅基镓结晶剥离，得到质量含量远超>10%富集粗镓；
步骤九，将富集粗镓采用电解法、尾液结晶法提纯可得大于6N的金属镓。
实施例2
一种利用煤炭固废或铝矾土固废使用烧结法提取金属镓的方法：
步骤一，原料制备，
1、选取即时开采的富集镓离子的铝矾土固废顶板及夹矸中偏铝硅酸盐数十吨，以保证原子晶体中链健完整；其中勃姆石及高岭岩Ti含量>3%；
2、将勃姆石及高岭岩在950℃高温煅烧24h，去除杂质；
3、手持荧光光谱仪对镓Ga含量存在测定；对显示镓存在的煅烧勃姆石及高岭岩进行粉碎、细磨至1000目；
步骤二，选取镓基原料8份；挥发助剂：碳化硼30份；结构助剂：碳化钛8份；高碳高分子增强粘合剂0.5份；将上述重量份配比的原料球磨混合并球磨1～12小时，至100纳米级；本例增强粘合剂选酚醛树脂、羟甲基纤维素；
步骤三，干燥塔干燥制粒，粒径<10um；
步骤四，将制成颗粒粉末放置在湿度为60%中24h,使晶体结构中晶键结构中结构水充分饱和；
步骤六，将上述粉末在100MPa压力下压制成胚；
步骤七，将胚体放入真空烧结炉中，在20Pa真空状态中1850℃烧结。其中烧结曲线为：点火常温～1200℃、30min；1200～1600℃、30min；1600~1850℃，60min;1850～1850℃，保温2h;1850～1600℃，降温3h,1600~200℃ 自然降温；卸压条件为自然卸压；
步骤八，将电极吸附的硅基镓与柱状结晶体自然分层。将上层玻璃相及黄色递进硅基镓结晶剥离，得到质量含量远超>10%富集粗镓；
步骤九，将富集粗镓采用电解法、尾液结晶法提纯可得大于6N的金属镓。
实施例3
一种利用煤炭固废或铝矾土固废使用烧结法提取金属镓的方法：
步骤一，原料制备，
1、选取即时开采的富集镓离子的煤层煤底板及夹矸煤中的勃姆石及高岭岩数十吨，以保证原子晶体中链健完整；其中勃姆石及高岭岩Ti含量>3%；Ti含量越高越好；
2、将勃姆石及高岭岩在1100℃高温煅烧12h，去除杂质；
3、手持荧光光谱仪对镓Ga含量存在测定；对显示镓存在的煅烧勃姆石及高岭岩进行粉碎、细磨至1000目；
步骤二，选取镓基原料20份；挥发助剂：碳化硅12份；结构助剂：氧化铝15份；高碳高分子增强粘合剂1.5份；将上述重量份配比原料球磨混合并球磨1～12小时，至100纳米级；本例增强粘合剂选羟甲基和三聚磷酸钠；
步骤三，干燥塔干燥制粒，粒径<10um；
步骤四，将制成颗粒粉末放置在湿度为50%的环境中48h,使晶体结构中晶键结构中结构水充分饱和；
步骤六，将上述粉末在200MPa压力下压制成胚；本实施例需要补充注意增强粘结剂的；增强粘结剂的添加量为总量的3‰；
步骤七，将胚体放入真空烧结炉中，在-2Pa真空状态中1850℃烧结。其中烧结曲线为：点火常温～1200℃、30min；1200～1600℃、30min；1600~1850℃，60min;1850～1850℃，保温2h;1850～1600℃，降温3h,1600~200℃ 自然降温；卸压条件为自然卸压；
步骤八，将电极吸附的硅基镓与柱状结晶体自然分层。将上层玻璃相及黄色递进硅基镓结晶剥离，得到质量含量远超>10%富集粗镓；
步骤九，将富集粗镓采用电解法、尾液结晶法提纯可得大于6N的金属镓。

Claims (3)

1.一种利用煤炭固废使用烧结法提取金属镓的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，原料制备，
1、选取即时开采的富集镓离子的煤层煤底板及夹矸煤中的勃姆石及高岭岩数十吨；其中Ti含量>3%；
2、将勃姆石及高岭岩在950～1100℃高温煅烧12～24h，去除杂质；
3、手持荧光光谱仪对镓Ga含量存在测定；对显示镓存在的煅烧勃姆石及高岭岩进行粉碎、细磨至1000目；
步骤二，选取步骤一所得的粉末状的镓基原料8～20份；挥发助剂 12～30份；结构助剂8～15份；增强粘合剂0.5～1.5份；将上述重量份配比的原料球磨混合并球磨1～12小时，至100纳米级；所述增强粘合剂为高碳高分子聚合物；所述挥发助剂为工业级的碳化硼或碳化硅；所述结构助剂为工业级的氧化铝或碳化钛；
步骤三，干燥塔干燥制粒，粒径<10微米；
步骤四，将步骤三制成颗粒粉末放置在湿度为40-60%的环境中24～48h，使晶体结构中晶键结构中结构水充分饱和；
步骤五，将上述粉末在100～200MPa压力下压制成胚；
步骤六，将胚体放入真空烧结炉中，在-2～20Pa真空状态中1850℃烧结；
步骤七，将电极吸附的硅基镓与柱状结晶体自然分层，将上层玻璃相及黄色递进硅基镓结晶剥离，得到质量含量>10%富集粗镓；
步骤八，将富集粗镓采用电解法、尾液结晶法提纯可得大于5N或6N金属镓。
2.根据权利要求1所述的一种利用煤炭固废使用烧结法提取金属镓的方法，其特征在于，步骤二中所述增强粘合剂为三聚磷酸钠、酚醛树脂和羟甲基纤维素中的一种或两种。
3.根据权利要求1所述的一种利用煤炭固废使用烧结法提取金属镓的方法，其特征在于，步骤六中烧结曲线为：点火常温～1200℃、30min；1200～1600℃、30min；1600~1850℃，60min；1850～1850℃，保温2h；1850～1600℃，降温3h,1600~200℃自然降温；卸压条件为自然卸压。
CN202010334265.0A 2020-04-24 2020-04-24 一种利用煤炭固废或铝矾土固废使用烧结法提取金属镓的方法 Active CN111519024B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010334265.0A CN111519024B (zh) 2020-04-24 2020-04-24 一种利用煤炭固废或铝矾土固废使用烧结法提取金属镓的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010334265.0A CN111519024B (zh) 2020-04-24 2020-04-24 一种利用煤炭固废或铝矾土固废使用烧结法提取金属镓的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111519024A CN111519024A (zh) 2020-08-11
CN111519024B true CN111519024B (zh) 2022-05-24

Family

ID=71903574

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010334265.0A Active CN111519024B (zh) 2020-04-24 2020-04-24 一种利用煤炭固废或铝矾土固废使用烧结法提取金属镓的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111519024B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63270426A (ja) * 1987-04-24 1988-11-08 Chiyoda Chem Eng & Constr Co Ltd ガリウム含有物からの金属ガリウムの回収方法
JP2002348622A (ja) * 2001-05-24 2002-12-04 Hitachi Medical Corp 金属ガリウムの回収方法
CN101117662A (zh) * 2007-08-23 2008-02-06 内蒙古蒙西高新技术集团有限公司 一种生产金属镓联产氧化铝的方法
CN101255504A (zh) * 2008-04-02 2008-09-03 潘爱芳 从粉煤灰和煤矸石中提取镓的生产工艺
CN102417990A (zh) * 2011-12-22 2012-04-18 昆明理工大学 一种从电尘灰真空富集稀散金属镓的方法
CN109943709A (zh) * 2019-05-09 2019-06-28 河南理工大学 一种综合回收煤矸石中钒、镓、铝和硅的方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63270426A (ja) * 1987-04-24 1988-11-08 Chiyoda Chem Eng & Constr Co Ltd ガリウム含有物からの金属ガリウムの回収方法
JP2002348622A (ja) * 2001-05-24 2002-12-04 Hitachi Medical Corp 金属ガリウムの回収方法
CN101117662A (zh) * 2007-08-23 2008-02-06 内蒙古蒙西高新技术集团有限公司 一种生产金属镓联产氧化铝的方法
CN101255504A (zh) * 2008-04-02 2008-09-03 潘爱芳 从粉煤灰和煤矸石中提取镓的生产工艺
CN102417990A (zh) * 2011-12-22 2012-04-18 昆明理工大学 一种从电尘灰真空富集稀散金属镓的方法
CN109943709A (zh) * 2019-05-09 2019-06-28 河南理工大学 一种综合回收煤矸石中钒、镓、铝和硅的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN111519024A (zh) 2020-08-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109879301B (zh) 从盐湖卤水高效分离镁锂及同时制备高纯氧化镁和电池级碳酸锂的方法
CN106587116B (zh) 一种利用锂云母和粉煤灰提取碳酸锂和氢氧化铝的方法
CN100584764C (zh) 从粉煤灰和煤矸石中回收氧化铁的方法
CN101451199B (zh) 一种从石煤钒矿中提取五氧化二钒的方法
CN100579902C (zh) 一种制备超冶金级硅的方法
CN104831073B (zh) 一种从失效汽车催化剂中回收铂钯铑的工艺
CN101824555A (zh) 提取钪的方法
CN104928475B (zh) 一种含稀土的铝硅废料的回收方法
CN101255504B (zh) 从粉煤灰和煤矸石中提取镓的生产工艺
CN102515213A (zh) 一种低品位菱镁矿综合利用的方法
CN102021343A (zh) 一种从铝钪合金冶炼废料中分离回收氧化钪的方法
CN102899485A (zh) 树脂矿浆法从含钪物料中提取钪的方法
US20180195146A1 (en) Method of separating rare earth elements from rare earth polishing power wastes
CN110002421B (zh) 一种利用硫酸渣制备电池级磷酸铁的方法
CN105293554B (zh) 一种利用锶渣制备高纯氢氧化锶的方法
CN102031367A (zh) 一种从含钒页岩矿中浸出钒的方法
CN102643985A (zh) 一种高铁铝土矿分步酸浸提取有价金属的方法
Tang et al. Extraction of rubidium from respirable sintering dust
CN101759209A (zh) 一种从煤矸石中提取高纯氧化铝与硅胶的方法
CN112593083A (zh) 一种从含锗发光玻璃微晶材料中回收锗的工艺
CN111519024B (zh) 一种利用煤炭固废或铝矾土固废使用烧结法提取金属镓的方法
CN102910923B (zh) 一种用铝土矿尾矿合成刚玉-莫来石复相材料的方法
CN116239156B (zh) 一种从赤泥中高效制备具有晶面取向的高纯度α-Fe2O3纳米片的方法
Xie et al. Removal of iron from metallurgical grade silicon with pressure leaching
CN107162029A (zh) 赤泥综合利用新方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant