RU2092601C1 - Способ извлечения галлия из твердых тонкодисперсных углеродсодержащих материалов - Google Patents
Способ извлечения галлия из твердых тонкодисперсных углеродсодержащих материалов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2092601C1 RU2092601C1 SU5058226A RU2092601C1 RU 2092601 C1 RU2092601 C1 RU 2092601C1 SU 5058226 A SU5058226 A SU 5058226A RU 2092601 C1 RU2092601 C1 RU 2092601C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gallium
- containing materials
- solid fine
- heating
- isolating
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Использование: при извлечении галлия из твердых тонкодисперсных углеродсодержащих материалов. Сущность: твердые тонкодисперсные углеродсодержащие отходы алюминиевого производства нагревают в окислительной атмосфере со скоростью 10-300oC/с до температуры, превышающей на 50-100oC температуру плавления получаемого шлака. Полученные субоксиды конденсируют. 1 табл.
Description
Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано в технологии извлечения галлия из тонкодисперсных отходов электролизного производства алюминия, таких как пыль электрофильтров, шлам газоочистки и хвосты флотации угольной пены.
Известен способ выделения галлия из отходов алюминиевого производства /1/, согласно которому пыль газоочистки электролиза алюминия выщелачивают водным раствором соляной кислоты, образующийся при этом хлорид галлия экстрагируют трибутилфосфатом.
Недостатком способа является то, что полученные таким способом технологические галлийсодержащие растворы плохо фильтруются, загрязнены углеродом и низкоконцентрированы по галлию.
Известен способ получения более концентрированного продукта по галлию методом флотации /2/. Однако известный способ характеризуется высокими трудозатратами.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ извлечения галлия из угольной золы-уноса /3/.
Способ заключается в том, что галлий- содержащую золу-унос таблетируют, нагревают в окислительной атмосфере при температуре от 900oC до температуры на 50oC ниже точки плавления таблеток для удаления следовых количеств летучих веществ. Затем таблетки обрабатывают в восстановительной атмосфере для превращения галлиевых соединений в легколетучие, т.е. из оксидов галлия в субоксиды, которые затем удаляют из газа путем конденсации их на холодной поверхности.
Недостатком способа является низкое извлечение галлия из отходов (60-80% ), трудоемкость процесса, а также невозможность использования для переработки материалов, содержащих натрий.
Технической задачей изобретения является повышение степени извлечения галлия.
В предлагаемом способе извлечения галлия из твердых тонкодисперсных углеродсодержащих материалов, включающих нагрев их в окислительной атмосфере и конденсацию полученных субоксидов, в качестве твердых углеродсодержащих материалов берут отходы алюминиевого производства, нагрев ведут со скоростью 10-300oC/с до температуры, превышающей на 50-100oC температуру плавления получаемого шлака.
Техническая сущность поясняется следующим.
Как следует из таблицы, отходы алюминиевого производства содержат натриево-алюминиевые фториды.
При термообработке отходов свыше 1000oC протекает следующие химические реакции:
2Na3AlF6+H2O=3Na2O•Al2O3+12HF
Na2O+Al2O3=Na2O•Al2O3
Na2O+Ga2O3=Na2O•Ga2O3
Как следует из уравнений реакций, фториды, подвергаясь пирогидролизу, образуют высокоактивный оксид натрия(1), который, взаимодействуя с оксидами алюминия и галлия, образуют алюминаты и галлаты натрия (3,4). При этом реакция образования галлата натрия (4) препятствует восстановлению оксида галлия до субоксида (5,6).
2Na3AlF6+H2O=3Na2O•Al2O3+12HF
Na2O+Al2O3=Na2O•Al2O3
Na2O+Ga2O3=Na2O•Ga2O3
Как следует из уравнений реакций, фториды, подвергаясь пирогидролизу, образуют высокоактивный оксид натрия(1), который, взаимодействуя с оксидами алюминия и галлия, образуют алюминаты и галлаты натрия (3,4). При этом реакция образования галлата натрия (4) препятствует восстановлению оксида галлия до субоксида (5,6).
Учитывая, что суммарная энергия активации восстановления и сублимации субоксида галлия составляет 140-150 кДж/моль, а энергия активации образования галлатов в 1,5-2 раза меньше, можно, увеличивая скорость нагрева материала до максимальной температуры, существенно интенсифицировать процесс сублимации галлия, при значительно меньшей интенсификации образования галлатов.
Авторами экспериментально установлено, что при нагреве материала со скоростью 10-300oC до температуры, превышающей на 50-100oC температуру плавления материала, происходит преобладание процессов восстановления и сублимации субоксидов над процессами образования галлатов и возгонки оксидов натрия.
Установлено также, что достаточная продолжительность термообработки отходов для возгонки субоксидов галлия при температурах 1400-2000oC составляет 10-120 с, после чего начинает доминировать возгонка оксида натрия и других соединений, что снижает извлечение галлия в концентрат.
Предотвращение доминирования сублимации оксидов натрия и других соединений, которые конденсируются совместно с оксидами галлия, можно достичь за счет разогрева материала до температуры, превышающей на 50-100oC температуру его плавления.
Следует учесть, что достижение высоких скоростей нагрева возможно только в циклонных топках с большой тепловой напряженностью перегревом материала и его разгрузкой в виде расплава, что предотвращает смешение отходов с целевым продуктом.
Причем при нагреве материала до температуры на 50oC менее температуры плавления снижается его жидкотекучесть, что затрудняет загрузку печи.
При нагреве материала до температуры на 100oC более температуры плавления возрастает испарение оксидов натрия, что загрязняет продукт.
Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что способ отличается от известного тем, что:
твердые углеродсодержащие материалы нагревают со скоростью 10-300oC/с;
нагрев получаемого при термообработке продукта производят до температуры на 50-100oC превышающей температуру плавления.
твердые углеродсодержащие материалы нагревают со скоростью 10-300oC/с;
нагрев получаемого при термообработке продукта производят до температуры на 50-100oC превышающей температуру плавления.
Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию изобретения "новизна".
Анализ известных технических решений в данной и смежных областях показал, что отличительные признаки заявляемого решения являются новыми и в совокупности с известными ранее позволяют повысить извлечение галлия из отходов по сравнению с прототипом с 80,4 до 92,3%
Поэтому заявляемая совокупность признаков соответствует критерию изобретения "изобретельский уровень".
Поэтому заявляемая совокупность признаков соответствует критерию изобретения "изобретельский уровень".
Пример. 1 кг тонкодисперсных отходов состава, мас. углерода 26,4 и галлия 0,06, вводят в окислительную атмосферу циклонной печи, нагретую до 1800oC, обеспечивая нагрев материала со скоростью 180oC/с и сгорание смолистых веществ. При этом температура плавления материала составляет 1730oC, а превышение температуры нагрева 70oC.
В процессе термообработки материала происходит восстановление оксида галлия до субоксида и его сублимация. Субоксид галлия удаляется с газовой фазой и при охлаждении конденсируется. Расплавленная масса выводится через нижнюю часть печи. Извлечение галлия составляет 90,0%
В таблице приведены результаты испытания по прототипу и предлагаемому способу.
В таблице приведены результаты испытания по прототипу и предлагаемому способу.
Как следует из таблицы, сублимация галлия из отходов алюминиевого производства согласно режиму известного способа при 1000oC и продолжительности термообработки 3 ч составляет 23,5%
При термообработке золы-уноса согласно известному способу извлечение галлия составляет 80,4% что вызвано процессами образования алюмогаллатов. Поскольку в золе-уносе соединения натрия, как правило, отсутствуют, тормозящее действие на восстановление и сублимацию субоксида галлия оказывает образование алюмогаллатов (Аl2O3•Ca2O3). Образование алюмогаллатов протекает менее активно, чем галлатов натрия, поэтому при термообработке золы-уноса снижение сублимации не столь значительно и извлечение галлия из золы-уноса находится на уровне 80%
Согласно предлагаемому способу, увеличение извлечения галлия, по сравнению с прототипом, происходит при скорости нагрева 10-300oC/с.
При термообработке золы-уноса согласно известному способу извлечение галлия составляет 80,4% что вызвано процессами образования алюмогаллатов. Поскольку в золе-уносе соединения натрия, как правило, отсутствуют, тормозящее действие на восстановление и сублимацию субоксида галлия оказывает образование алюмогаллатов (Аl2O3•Ca2O3). Образование алюмогаллатов протекает менее активно, чем галлатов натрия, поэтому при термообработке золы-уноса снижение сублимации не столь значительно и извлечение галлия из золы-уноса находится на уровне 80%
Согласно предлагаемому способу, увеличение извлечения галлия, по сравнению с прототипом, происходит при скорости нагрева 10-300oC/с.
При скорости нагрева <10oC/с происходит образование галлатов натрия, что ведет к снижению извлечения галлия до 77-78%
При скорости нагрева > 300oC/с происходит диспергирование материала, что повышает пылеунос, и соответственно снижает извлечение галлия.
При скорости нагрева > 300oC/с происходит диспергирование материала, что повышает пылеунос, и соответственно снижает извлечение галлия.
Нагрев материала до температуры, превышающей менее, чем на 50oC температуру плавления, позволяет достичь показатели извлечения более высокие, чем показатели прототипа, однако при этом не обеспечивается необходимая жидкотекучесть материала.
При нагреве материала до температуры, превышающей более, ччем на 100oC температуру плавления, снижается показатель извлечения галлия за счет возрастания испарения оксидов натрия.
Таким образом, предлагаемый способ позволяет по сравнению с прототипом повысить извлечение галлия с 80,4 до 92,3%
Claims (1)
- Способ извлечения галлия из твердых тонкодисперсных углеродсодержащих материалов, включающий нагрев их в окислительной атмосфере и конденсацию полученных субоксидов, отличающийся тем, что в качестве твердых тонкодисперсных углеродсодержащих материалов берут отходы алюминиевого производства, нагрев ведут со скоростью 10 300 град./с до температуры, превышающей на 50 100oС температуру плавления получаемого шлака.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5058226 RU2092601C1 (ru) | 1992-08-07 | 1992-08-07 | Способ извлечения галлия из твердых тонкодисперсных углеродсодержащих материалов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5058226 RU2092601C1 (ru) | 1992-08-07 | 1992-08-07 | Способ извлечения галлия из твердых тонкодисперсных углеродсодержащих материалов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2092601C1 true RU2092601C1 (ru) | 1997-10-10 |
Family
ID=21611349
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5058226 RU2092601C1 (ru) | 1992-08-07 | 1992-08-07 | Способ извлечения галлия из твердых тонкодисперсных углеродсодержащих материалов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2092601C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2506332C1 (ru) * | 2010-04-27 | 2014-02-10 | Чайна Шэньхуа Энерджи Компани Лимитед | Способ извлечения галлия из летучей золы |
RU2507282C1 (ru) * | 2010-04-27 | 2014-02-20 | Чайна Шэньхуа Энерджи Компани Лимитед | Способ извлечения галлия из летучей золы |
RU2507280C1 (ru) * | 2012-07-23 | 2014-02-20 | Открытое Акционерное Общество "Челябинский цинковый завод" | Способ переработки цинксодержащих металлургических отходов |
-
1992
- 1992-08-07 RU SU5058226 patent/RU2092601C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Заявка Великобритании N 2184108, кл. C 01 G 15/00, 1987. 2. Заявка Японии N 60-58170, кл. C 01 G 15/00, 1985. 3. Патент США N 4678647, кл. C 01 G 15/00, 1987. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2506332C1 (ru) * | 2010-04-27 | 2014-02-10 | Чайна Шэньхуа Энерджи Компани Лимитед | Способ извлечения галлия из летучей золы |
RU2507282C1 (ru) * | 2010-04-27 | 2014-02-20 | Чайна Шэньхуа Энерджи Компани Лимитед | Способ извлечения галлия из летучей золы |
RU2507280C1 (ru) * | 2012-07-23 | 2014-02-20 | Открытое Акционерное Общество "Челябинский цинковый завод" | Способ переработки цинксодержащих металлургических отходов |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2102510C1 (ru) | Способ повышения содержания двуокиси титана в титансодержащей руде или концентрате | |
KR0158210B1 (ko) | 아연을 포함하는 먼지로부터 귀금속을 재도포하는 방법 | |
EP0508542B1 (en) | Process for treating ore having recoverable metal values including arsenic containing components | |
CA1193447A (en) | Process for separating solid particulates from a melt | |
US6482373B1 (en) | Process for treating ore having recoverable metal values including arsenic containing components | |
RU2109078C1 (ru) | Способ получения металлического магния, способ получения чистого оксида магния (варианты) и способ переработки исходного материала | |
US9382595B2 (en) | Method for the production and the purification of molten calcium aluminate using contaminated aluminum dross residue | |
US4523949A (en) | Aluminum dross reclamation | |
RU2092601C1 (ru) | Способ извлечения галлия из твердых тонкодисперсных углеродсодержащих материалов | |
US6932853B2 (en) | Mechanical separation of volatile metals at high temperatures | |
EP0150805B1 (en) | A method for recovering zinc from substances containing a zinc compound | |
US4563338A (en) | Selective chlorination method for mixtures of metallic oxides of natural or synthetic origin | |
JPS6218482B2 (ru) | ||
CA1143694A (en) | Method of winning aluminum metal from aluminous ore | |
FI78125B (fi) | Foerfarande foer behandling av jaernhaltiga koppar- eller koppar/zinksulfidkoncentrat. | |
EP0077190A2 (en) | Method and apparatus for the smelting and fuming of tin concentrates | |
US4478637A (en) | Thermal reduction process for production of magnesium | |
US3975187A (en) | Treatment of carbothermically produced aluminum | |
WO1989002415A1 (en) | Method for the purification of silicon | |
US4498927A (en) | Thermal reduction process for production of magnesium using aluminum skim as a reductant | |
KR102075589B1 (ko) | 알루미늄 블랙 드로스 재활용 시스템 | |
US3667934A (en) | Refining of zinc | |
JP2000016844A (ja) | ダイオキシンの熱分解方法および装置 | |
US3685984A (en) | Removing metal carbides from furnace systems | |
US4288414A (en) | Process for chlorinating clays and bauxite |