CN114655979A - 一种利用砷化镓废料制备氢氧化镓的方法 - Google Patents
一种利用砷化镓废料制备氢氧化镓的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114655979A CN114655979A CN202210367328.1A CN202210367328A CN114655979A CN 114655979 A CN114655979 A CN 114655979A CN 202210367328 A CN202210367328 A CN 202210367328A CN 114655979 A CN114655979 A CN 114655979A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- gallium
- ammonium
- hydroxide
- sulfate
- solution
- 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.)
- Granted
Links
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 33
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 32
- 239000002699 waste material Substances 0.000 title claims abstract description 30
- 229910021513 gallium hydroxide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 26
- DNUARHPNFXVKEI-UHFFFAOYSA-K gallium(iii) hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Ga+3] DNUARHPNFXVKEI-UHFFFAOYSA-K 0.000 title claims abstract description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 229910000373 gallium sulfate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 41
- SBDRYJMIQMDXRH-UHFFFAOYSA-N gallium;sulfuric acid Chemical compound [Ga].OS(O)(=O)=O SBDRYJMIQMDXRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 38
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 24
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims abstract description 21
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 18
- BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N ammonium sulfate Chemical compound N.N.OS(O)(=O)=O BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- VYNJXUWQBOFNDH-UHFFFAOYSA-K gallium;azane;hydrogen sulfate;sulfate Chemical compound N.[Ga+3].OS([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O VYNJXUWQBOFNDH-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims abstract description 15
- 229910052921 ammonium sulfate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 235000011130 ammonium sulphate Nutrition 0.000 claims abstract description 12
- GSYZQGSEKUWOHL-UHFFFAOYSA-N arsenic calcium Chemical compound [Ca].[As] GSYZQGSEKUWOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims abstract description 11
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 9
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 claims abstract description 9
- -1 arsenic ions Chemical class 0.000 claims abstract description 7
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims abstract description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 238000002386 leaching Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 5
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 5
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 3
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 abstract description 15
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 14
- AJNVQOSZGJRYEI-UHFFFAOYSA-N digallium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Ga+3].[Ga+3] AJNVQOSZGJRYEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 229910001195 gallium oxide Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 abstract 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 50
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 5
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 3
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 2
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 2
- 238000005292 vacuum distillation Methods 0.000 description 2
- DJHGAFSJWGLOIV-UHFFFAOYSA-N Arsenic acid Chemical compound O[As](O)(O)=O DJHGAFSJWGLOIV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910017251 AsO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000002659 electrodeposit Substances 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G15/00—Compounds of gallium, indium or thallium
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
一种利用砷化镓废料制备氢氧化镓的方法，将砷化镓废料磨至0.15～0.25mm，按液固比3.5～4：1加入质量浓度30～40％的硫酸溶液，再加入质量浓度35％的双氧水，加热至90～100℃浸出，得到酸溶液；向酸溶液中加入氢氧化钙，使酸溶液中的砷形成砷钙渣，以除渣形式除去砷离子，滤液为硫酸镓溶液；或者用树脂吸附除去砷离子，得到硫酸镓溶液；向硫酸镓溶液中加入硫酸铵，得到硫酸镓铵溶液，加热蒸发，得到硫酸镓铵晶体；将硫酸镓铵晶体溶于水中，得到硫酸镓铵溶液，加热硫酸镓铵溶液至70～90℃，加热时间2～4小时，得到沉淀的氢氧化镓。本发明方法可将砷化镓废料中的Ga制备成氢氧化镓，操作简单，成本低，既解决了废料堆存问题，又可以制备出氢氧化镓。所得氢氧化镓可进一步制取镓或者氧化镓。
Description
技术领域
本发明属于镓回收技术领域，具体涉及一种利用砷化镓废料制备氢氧化镓的方法。
背景技术
砷化镓(GaAs)是一种重要的半导体材料，依据GaAs材料的半绝缘性与半导体性，砷化镓材料在微电子、光电子、太阳能电池、微波及通信等方面都有不同应用。其中最主要是GaAs单晶材料的制备，全球每年砷化镓单晶的生产量超过100t以上，在单晶生长、切割、研磨、抛光等过程中，最后的成品率很低，常常小于15％，会产生大量的砷化镓废料，所以砷化镓废料就成为了生产镓的重要原材料，其中Ga含量接近50％。目前回收砷化镓的技术主要有真空蒸馏法和酸溶液法，主要产品经电解等工艺形成纯度较高的镓。其中，真空蒸馏法对于设备和废料的成分要求较高，导致其回收成本高，且不适用于回收成分较复杂的废料。酸溶液法需要对砷化镓废料进行萃取和反萃取，以得到镓的水溶液，而后对镓的水溶液通电以电沉积镓，这种过程会产生大量废水，并且溶液中的镓的电沉积过程会伴随剧烈的副反应，导致镓的电沉积电流效率较低。
发明内容
本发明针对上述现有技术存在的问题，提出一种利用砷化镓废料制取氢氧化镓的方法。
本发明采取的技术方案如下：
一种利用砷化镓废料制备氢氧化镓的方法，方法步骤如下：
(1)将砷化镓废料磨至0.15～0.25mm，按液固比3.5～4：1加入质量浓度30～40％的硫酸溶液，再加入质量浓度35％的双氧水50ml～80ml，加热至90～100℃，浸出1.5～2小时，得到酸溶液；
(2)向酸溶液中加入氢氧化钙，使酸溶液中的砷形成砷钙渣，过滤除去砷钙渣，以除渣形式除去砷离子，滤液为硫酸镓溶液；
(3)向硫酸镓溶液中加入硫酸铵，得到硫酸镓铵溶液，加热蒸发，得到硫酸镓铵晶体；
(4)将硫酸镓铵晶体溶于水中，得到硫酸镓铵溶液，加热硫酸镓铵溶液至70～90℃，加热时间2～4小时，得到沉淀的氢氧化镓。
进一步地，上述步骤(3)中，硫酸铵溶液和硫酸镓的摩尔比为1.2:1。
本发明通过对砷化镓废料用硫酸浸出，并向溶液中加入适量H2O2，将砷化镓废料中的化合态Ga和As转化为离子态，再将As除去，得到硫酸镓溶液，向硫酸镓溶液中加入硫酸铵，使其加热蒸发得到硫酸铵镓晶体，再将硫酸铵镓晶体溶于水中，溶液经过加热水解得到氢氧化镓。
与现有技术比较，本发明的方法，可以将砷化镓废料中的Ga制备成氢氧化镓，操作简单，成本低，既解决了废料堆存问题，又可以制备出氢氧化镓。所得氢氧化镓可进一步制取镓或者氧化镓。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合说明书附图和实施例进一步阐述本发明的内容。
实施例1
利用砷化镓废料制备氢氧化镓的方法，是利用砷化镓废料中的镓先生成硫酸镓铵晶体，再使其水溶液加热水解出氢氧化镓。方法步骤如下：
(1)将100g砷化镓废料磨至0.15～0.2mm的粒度，加入质量浓度30％的硫酸溶液，并加入50ml H2O2，加热至90～100℃，浸出1.5小时，得到酸溶液。硫酸溶液与砷化镓废料的液固比为4：1；
(2)向酸溶液中加入氢氧化钙，使酸溶液中的砷形成砷钙渣，过滤除去砷钙渣，以除渣形式除去砷离子，滤液为硫酸镓溶液；氢氧化钙的加入量为60g；化学反应式如下:Ca(OH)2+H3AsO4→Ca3(AsO4)2↓+6H2O；
(3)向滤液中加入硫酸铵，混溶得到硫酸镓铵溶液，化学反应式如下：Ga2(SO4)3+(NH4)2SO4→2NH4·Ga(SO4)2。硫酸铵(NH4)2SO4和硫酸镓Ga2(SO4)3溶液的摩尔比为1.2:1。将硫酸镓铵溶液加热蒸发得到硫酸镓铵晶体；
(4)将1质量份的硫酸镓铵晶体溶于4质量份的水中，制备成硫酸镓铵溶液，将硫酸镓铵溶液加热至70～90℃，加热4小时，产出氢氧化镓沉淀。化学反应式如下：NH4·Ga(SO4)2→Ga(OH)3↓+(NH4)2SO4。
本实施例镓的回收率为73.4％。
实施例2
利用砷化镓废料制备氢氧化镓的方法，方法步骤如下：
(1)将100g砷化镓废料磨至0.2～0.25mm的粒度，加入质量浓度35％的硫酸溶液，并加入60ml H2O2，加热至90～100℃，浸出2小时，得到酸溶液。硫酸溶液与砷化镓废料的液固比为3.5：1；
(2)向酸溶液中加入氢氧化钙，使酸溶液中的砷形成砷钙渣，过滤除去砷钙渣，以除渣形式除去砷离子，滤液为硫酸镓溶液；氢氧化钙的加入量为65g；
(3)向滤液中加入硫酸铵，混溶得到硫酸镓铵溶液。硫酸铵(NH4)2SO4和硫酸镓Ga2(SO4)3溶液的摩尔比为1.2:1。将硫酸镓铵溶液加热蒸发得到硫酸镓铵晶体；
(4)将质量1份的硫酸镓铵晶体溶于4质量份的水中，制备成硫酸镓铵溶液，将硫酸镓铵溶液加热至70～75℃，加热3小时，产出氢氧化镓沉淀。镓的回收率为74.1％
实施例3
利用砷化镓废料制备氢氧化镓的方法，方法步骤如下：
(1)将100g砷化镓废料磨至0.2mm左右的粒度，加入质量浓度40％的硫酸溶液，并加入80ml H2O2，加热至95～100℃，浸出100min，得到酸溶液。硫酸溶液与砷化镓废料的液固比为3.8：1；
(2)向酸溶液中加入氢氧化钙，使酸溶液中的砷形成砷钙渣，过滤除去砷钙渣，以除渣形式除去砷离子，滤液为硫酸镓溶液；氢氧化钙的加入量为70g；
(3)向滤液中加入硫酸铵，混溶得到硫酸镓铵溶液。硫酸铵(NH4)2SO4和硫酸镓Ga2(SO4)3溶液的摩尔比为1.2:1。将硫酸镓铵溶液加热蒸发得到硫酸镓铵晶体；
(4)将质量1份的硫酸镓铵晶体溶于3质量份水中，制备成硫酸镓铵溶液，将硫酸镓铵溶液加热至80～90℃，加热2小时，产出氢氧化镓沉淀。镓的回收率为75.2％。
Claims (2)
1.一种利用砷化镓废料制备氢氧化镓的方法，其特征在于，方法步骤如下：
(1)将砷化镓废料磨至0.15～0.25mm，按液固比3.5～4：1加入质量浓度30～40％的硫酸溶液，再加入质量浓度35％的双氧水50ml～80ml，加热至90～100℃，浸出1.5～2小时，得到酸溶液；
(2)向酸溶液中加入氢氧化钙，使酸溶液中的砷形成砷钙渣，过滤除去砷钙渣，以除渣形式除去砷离子，滤液为硫酸镓溶液；
(3)向硫酸镓溶液中加入硫酸铵，得到硫酸镓铵溶液，加热蒸发，得到硫酸镓铵晶体；
(4)将硫酸镓铵晶体溶于水中，得到硫酸镓铵溶液，加热硫酸镓铵溶液至70～90℃，加热时间2～4小时，得到沉淀的氢氧化镓。
2.根据权利要求1所述的一种利用砷化镓废料制备氢氧化镓的方法，其特征在于，上述步骤(3)中，硫酸铵和硫酸镓溶液的摩尔比为1.2:1。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210367328.1A CN114655979B (zh) | 2022-04-08 | 2022-04-08 | 一种利用砷化镓废料制备氢氧化镓的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210367328.1A CN114655979B (zh) | 2022-04-08 | 2022-04-08 | 一种利用砷化镓废料制备氢氧化镓的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114655979A true CN114655979A (zh) | 2022-06-24 |
| CN114655979B CN114655979B (zh) | 2023-12-19 |
Family
ID=82034956
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210367328.1A Active CN114655979B (zh) | 2022-04-08 | 2022-04-08 | 一种利用砷化镓废料制备氢氧化镓的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114655979B (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1693492A (zh) * | 2005-05-13 | 2005-11-09 | 中南大学 | 从砷化镓工业废料中回收镓和砷的方法 |
| CN101249983A (zh) * | 2008-03-21 | 2008-08-27 | 中国铝业股份有限公司 | 高纯氧化镓的制备方法 |
| CN106498168A (zh) * | 2016-11-16 | 2017-03-15 | 广东先导稀材股份有限公司 | 从含油砷化镓泥浆中回收镓的方法 |
| CN108004409A (zh) * | 2017-12-15 | 2018-05-08 | 清远先导材料有限公司 | 一种砷化镓污泥中镓的分离回收方法 |
-
2022
- 2022-04-08 CN CN202210367328.1A patent/CN114655979B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1693492A (zh) * | 2005-05-13 | 2005-11-09 | 中南大学 | 从砷化镓工业废料中回收镓和砷的方法 |
| CN101249983A (zh) * | 2008-03-21 | 2008-08-27 | 中国铝业股份有限公司 | 高纯氧化镓的制备方法 |
| CN106498168A (zh) * | 2016-11-16 | 2017-03-15 | 广东先导稀材股份有限公司 | 从含油砷化镓泥浆中回收镓的方法 |
| CN108004409A (zh) * | 2017-12-15 | 2018-05-08 | 清远先导材料有限公司 | 一种砷化镓污泥中镓的分离回收方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114655979B (zh) | 2023-12-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN112473698B (zh) | 一种硫空位Cu-MoS2催化剂的制备方法 | |
| KR102043792B1 (ko) | 인산리튬으로부터 수산화리튬을 제조하는 방법 | |
| CN103288118A (zh) | 工业副产石膏离解及结晶生长硫酸钙晶须的方法 | |
| CN112408352A (zh) | 一种电池级磷酸铁及精制磷酸联动生产工艺 | |
| CN112981118B (zh) | 一种从粉煤灰中提取镓元素的方法 | |
| CN110938742B (zh) | 一种从砷化镓废渣中回收制备砷酸钠和金属镓的方法 | |
| CN114655979B (zh) | 一种利用砷化镓废料制备氢氧化镓的方法 | |
| CN112342383B (zh) | 三元废料中镍钴锰与锂的分离回收方法 | |
| CN107265425A (zh) | 利用含锂铝质岩制备磷酸锂的方法 | |
| CN113800569A (zh) | 一种以除钼渣制备钼酸铵及钨、铜和硫的回收方法 | |
| CN101224906B (zh) | 一种低松比钨酸的制备方法 | |
| CN103991846B (zh) | 碘甲烷制备三甲基镓残液中回收碘和镓的方法 | |
| CN111893326B (zh) | 一种两步酸分解法提取钨的方法 | |
| CN113666397A (zh) | 一种废旧磷酸铁锂材料酸法经济回收锂的方法 | |
| CN110272063B (zh) | 一种利用钛白粉生产废液生产高纯偏铝酸钠的方法 | |
| CN116194193A (zh) | 从含锂原料制备氢氧化锂的方法 | |
| CN110902919A (zh) | 一种氨基硫脲生产废水处理方法 | |
| CN111204779A (zh) | 一种联产高纯氢氧化镁、碳酸镁及氮钾肥的熔盐生产方法 | |
| JP2001097716A (ja) | Ｇａの分離濃縮方法 | |
| CN1034272C (zh) | 复分解反应一步法生产碱式碳酸锌工艺 | |
| US1283078A (en) | Electrolytic recovery of zinc. | |
| CN117401715A (zh) | 一种从粗钨酸钠溶液制备偏钨酸铵与仲钨酸铵的方法 | |
| CN117886286A (zh) | 一种磷酸铁生产母液的资源化循环回用方法 | |
| CN114604882A (zh) | 一种粉煤灰生产氧化铝且辅料循环利用的方法 | |
| CN116043042A (zh) | 一种从砷化镓废料中回收镓的方法 |
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 |