CN115109951A - 一种氧化铝生产中硫酸脱附含镓液的综合利用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于金属镓和钒的提取领域，具体涉及一种氧化铝生产中硫酸脱附含镓液的综合利用方法。该综合利用方法包括以下步骤：(1)用离子交换树脂对硫酸脱附含镓液进行钒吸附处理，产生的离子交换尾液用碱中和，形成镓沉淀；对镓沉淀回收镓；(2)对步骤(1)钒吸附后的离子交换树脂进行钒脱附处理，得到钒脱附液；(3)使用铵盐沉淀剂对钒脱附液进行沉钒处理，得到偏钒酸铵沉淀。本发明的综合利用方法，对硫酸脱附含镓液先进行离子交换除钒，实现钒的分离利用，所得偏钒酸铵具有较高的工业附加值；除钒后的硫酸脱附含镓液，减少了镓回收时的干扰，提高了金属镓的回收率。

Description

一种氧化铝生产中硫酸脱附含镓液的综合利用方法
技术领域
本发明属于金属镓和钒的提取领域，具体涉及一种氧化铝生产中硫酸脱附含镓液的综合利用方法。
背景技术
目前，镓的生产主要是采用镓特效螯合树脂对拜耳法产铝的过程液进行选择性吸附，镓特效螯合树脂可有效回收碱性溶液(种分母液)的镓离子。吸附饱和的树脂经硫酸洗脱、中和分离、沉淀溶解、除杂等系列工艺获得相应电解镓电解液，经电解后获得镓产品。
例如，申请公布号CN102011000A的中国发明专利申请公开了一种树脂吸附种分母液中镓富集溶液的脱钒方法，镓富集溶液是用吸附树脂从种分母液中吸附镓，再用脱附液从树脂中脱附出来得到(即硫酸脱附含镓液)。镓富集溶液经过调整pH值进行中和分离形成镓泥，之后加入碱将镓泥溶解，得到镓溶解液；镓溶解液中还含有钒以及铅、铜等重金属，之后进行除钒除重，形成电解原液，最后通过电解工艺得到金属镓。
除钒目前是采用石灰乳除钒，石灰乳与镓溶解液中的钒、铝、镓分别生成钒酸钙、铝酸钙、镓酸钙等固体钒渣，外排入赤泥堆场。这种方式镓的回收不高，而且不能实现钒的有效回收。
发明内容
本发明的目的在于提供一种氧化铝生产中硫酸脱附含镓液的综合利用方法，提高镓的收率并实现钒的回收。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种氧化铝生产中硫酸脱附含镓液的综合利用方法，包括以下步骤：
(1)用离子交换树脂对硫酸脱附含镓液进行钒吸附处理，产生的离子交换尾液用碱中和，形成镓沉淀；对镓沉淀回收镓；
(2)对步骤(1)钒吸附后的离子交换树脂进行钒脱附处理，得到钒脱附液；
(3)使用铵盐沉淀剂对钒脱附液进行沉钒处理，得到偏钒酸铵沉淀。
本发明的氧化铝生产中硫酸脱附含镓液的综合利用方法，对硫酸脱附含镓液先进行离子交换除钒，实现钒的分离利用，所得偏钒酸铵具有较高的工业附加值；除钒后的硫酸脱附含镓液，减少了镓回收时的干扰，减少了石灰乳脱钒造成镓的损失，提高了金属镓的回收率。
为进一步优化除钒净化效果，优选地，步骤(1)中，所述离子交换树脂为D201或D290大孔阴离子交换树脂。进一步优选地，所述钒吸附处理控制pH为2-3。针对硫酸脱附含镓液，优选使用NaOH溶液调整pH为2-3。
优选地，步骤(1)中，所述碱中和所用碱为氢氧化钠，所述镓沉淀为氢氧化镓沉淀。进一步优选地，所述对镓沉淀回收镓包括使用碱液溶解氢氧化镓沉淀，加入石灰乳除去重金属离子，得到镓电解原液，再通过电解工艺得到金属镓。
优选地，步骤(2)中，所述钒脱附处理所用解吸液为氨水或氢氧化钠溶液。进一步优选地，所述氨水或氢氧化钠溶液的质量浓度为5～10％。
优选地，步骤(3)中，所述铵盐沉淀剂为氯化铵、硫酸铵、硝酸铵中的一种或两种以上组合。进一步优选地，铵盐沉淀剂为溶液形式。更优选溶液形式的铵盐沉淀剂的质量分数为5～20％。例如可以为5～10％的氯化铵溶液或硝酸铵溶液，10～20％的硫酸铵溶液等。
为更高效的实现偏钒酸铵的沉淀析出，提高偏钒酸铵纯度，优选地，步骤(3)中，所述钒脱附液中以V2O5计的钒含量为30～50g/L。进一步优选地，步骤(2)中，所述钒脱附处理得到的钒脱附液中所述钒含量小于30g/L时，将钒脱附液返回用于钒脱附处理，直至所述钒含量为30～50g/L。
附图说明
图1为本发明实施例1的方法的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的实施方式作进一步说明。以下实施例中，除钒用离子交换树脂为D201、D290大孔阴离子交换树脂均为市售常规商品。
一、本发明的氧化铝生产中硫酸脱附含镓液的综合利用方法的具体实施例
实施例1
本实施例的氧化铝生产中硫酸脱附含镓液的综合利用方法，工艺流程图如图1所示，包括以下步骤：
(1)硫酸脱附含镓液用氢氧化钠溶液调整pH为2.5，然后用D201大孔阴离子交换树脂除钒净化，得到的离子交换尾液在原有金属镓生成系统中继续沉淀得到氢氧化镓沉淀。
硫酸脱附含镓液中镓含量1.4g/L，钒含量0.08g/L。通过离子交换树脂后镓含量不变，钒含量低于ICP-MS仪器的检测限，无法检出。氢氧化镓沉淀用氢氧化钠溶液溶解，经检测不含钒，再加入石灰乳沉淀重金属离子(形成外排渣；石灰乳一般按照铜、铅离子总和的1.2倍摩尔量进行添加)，得到镓电解液，经电解回收金属镓。
(2)步骤(1)饱和后的离子交换树脂用钒脱附原液进行钒脱附，得到钒脱附液。钒脱附原液为质量浓度5％的氢氧化钠溶液。在本发明的其他实施情形下，钒脱附原液也可使用质量分数5％的氨水。
检测钒脱附液中V2O5含量，如达到30g/L，进入下一步骤。如小于30g/L，可返回继续用于钒脱附。
(3)钒脱附液中V2O5含量达到30g/L，加入铵盐沉淀剂进行沉钒反应，过滤、洗涤，得到偏钒酸铵沉淀，烘干、包装外售。过滤所得滤液返回用于配置铵盐沉淀剂。铵盐沉淀剂为质量分数10％的氯化铵溶液。在本发明的其他实施情形下，氯化铵溶液的质量分数也可以为5％、6％、8％、9％等。铵盐沉淀剂也可使用相同质量分数的硝酸铵溶液替换。
实施例2
本实施例的氧化铝生产中硫酸脱附含镓液的综合利用方法，包括以下步骤：
(1)硫酸脱附含镓液用氢氧化钠溶液调整pH为2，然后用D290大孔阴离子交换树脂除钒净化，得到的离子交换尾液在原有金属镓生成系统中继续沉淀得到氢氧化镓沉淀。
硫酸脱附含镓液中镓含量4g/L，钒含量0.12g/L。通过离子交换树脂后镓含量不变，钒含量低于ICP-MS仪器的检测限，无法检出。氢氧化镓沉淀用氢氧化钠溶液溶解，经检测不含钒，再加入石灰乳沉淀重金属离子(形成外排渣)，得到镓电解液，经电解回收金属镓。
(2)步骤(1)饱和后的离子交换树脂用钒脱附原液进行钒脱附，得到钒脱附液。钒脱附原液质量浓度10％的氢氧化钠溶液。
检测钒脱附液中V2O5含量，如达到50g/L，进入下一步骤。如小于50g/L，可返回继续用于钒脱附。
(3)钒脱附液中V2O5含量达到50g/L，加入铵盐沉淀剂进行沉钒反应，过滤、洗涤，得到偏钒酸铵沉淀，烘干、包装外售。过滤所得滤液返回用于配置铵盐沉淀剂。铵盐沉淀剂为质量分数10％的硫酸铵溶液。在本发明的其他实施情形下，硫酸铵溶液的质量分数也可以为12％、15％、20％等。
二、对比例
对比例的硫酸脱附含镓液，按原有处理工艺进行，工艺路线为：中和形成镓泥→碱溶解→石灰乳除钒→镓电解液→电解镓产品。
三、实验例
本实验例测试实施例和对比例的镓回收率。以实施例1为例，年产40吨镓的生产线现行工艺与改进后工艺镓产率对比如表1所示，实施例2的处理效果与实施例1相当。
表1年产40吨镓的生产线现行工艺与改进后工艺镓产率对比
外排渣重量(吨) 外排渣中镓含量(％) 镓回收率(％)
对比例 146 2.3 92.5
实施例1 3.6 1 99.6
镓回收率提高 / / 7.1
由以上检测数据可知，采用实施例的方法可提高金属镓的回收率7-8％，同时新增产品偏钒酸铵3-4吨。

Claims (10)

1.一种氧化铝生产中硫酸脱附含镓液的综合利用方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)用离子交换树脂对硫酸脱附含镓液进行钒吸附处理，产生的离子交换尾液用碱中和，形成镓沉淀；对镓沉淀回收镓；
(2)对步骤(1)钒吸附后的离子交换树脂进行钒脱附处理，得到钒脱附液；
(3)使用铵盐沉淀剂对钒脱附液进行沉钒处理，得到偏钒酸铵沉淀。
2.如权利要求1所述的氧化铝生产中硫酸脱附含镓液的综合利用方法，其特征在于，步骤(1)中，所述离子交换树脂为D201或D290大孔阴离子交换树脂。
3.如权利要求2所述的氧化铝生产中硫酸脱附含镓液的综合利用方法，其特征在于，步骤(1)中，所述钒吸附处理控制pH为2-3。
4.如权利要求1所述的氧化铝生产中硫酸脱附含镓液的综合利用方法，其特征在于，步骤(1)中，所述碱中和所用碱为氢氧化钠，所述镓沉淀为氢氧化镓沉淀。
5.如权利要求4所述的氧化铝生产中硫酸脱附含镓液的综合利用方法，其特征在于，步骤(1)中，所述对镓沉淀回收镓包括使用碱液溶解氢氧化镓沉淀，加入石灰乳除去重金属离子，得到镓电解原液，再通过电解工艺得到金属镓。
6.如权利要求1所述的氧化铝生产中硫酸脱附含镓液的综合利用方法，其特征在于，步骤(2)中，所述钒脱附处理所用解吸液为氨水或氢氧化钠溶液。
7.如权利要求6所述的氧化铝生产中硫酸脱附含镓液的综合利用方法，其特征在于，所述氨水或氢氧化钠溶液的质量浓度为5～10％。
8.如权利要求1～7中任一项所述的氧化铝生产中硫酸脱附含镓液的综合利用方法，其特征在于，步骤(3)中，所述铵盐沉淀剂为氯化铵、硫酸铵、硝酸铵中的一种或两种以上组合。
9.如权利要求8所述的氧化铝生产中硫酸脱附含镓液的综合利用方法，其特征在于，步骤(3)中，所述钒脱附液中以V2O5计的钒含量为30～50g/L。
10.如权利要求9所述的氧化铝生产中硫酸脱附含镓液的综合利用方法，其特征在于，步骤(2)中，所述钒脱附处理得到的钒脱附液中所述钒含量小于30g/L时，将钒脱附液返回用于钒脱附处理，直至所述钒含量为30～50g/L。
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