專利名稱：一種用螯合樹脂從拜耳母液中回收鎵的新方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用螯合樹脂從含鎵的強(qiáng)堿性溶液如拜耳母液中吸附鎵并用酸性洗脫溶液將樹脂上吸附的鎵洗滌到溶液，之后通過除雜純化、電解后得到鎵的具體應(yīng)用工藝過程，屬于濕法冶金領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鎵是一種稀散金屬，在半導(dǎo)體工業(yè)中有著重要的作用，金屬鎵的需求量也在連年持續(xù)增加。金屬鎵的來源稀少，其產(chǎn)品多來自鋁工業(yè)等的副產(chǎn)物。鋁土礦通常含金屬鎵 0. 002-0. 008 %。拜耳法生產(chǎn)氧化鋁過程中，鋁土礦中的金屬鎵約有70 %隨氧化鋁一道浸出，約30%殘存于赤泥中。隨著種分母液的循環(huán)，拜耳法種分母液中的金屬鎵濃度可累計(jì)到 100-300ppm。
用螯合樹脂提取生產(chǎn)金屬鎵，目前已經(jīng)成為從氧化鋁生產(chǎn)流程中提取鎵的主要途徑。在生產(chǎn)實(shí)踐中，樹脂的工作容量是決定生產(chǎn)成本的重要因素。目前工業(yè)生產(chǎn)中普遍使用的NaOH-Na2S淋洗劑解吸螯合樹脂吸附的鎵，其解吸效率較差。在螯合樹脂使用初期，由于螯合樹脂吸附容量較大，一般在3. 5g/L及以上，用NaOH-Na2S淋洗劑對螯合樹脂進(jìn)行淋洗時，其解吸效率僅有60%左右，樹脂殘留鎵含量較高，樹脂利用率降低。隨著樹脂的衰減， 解吸效率有所提高，但仍不會達(dá)到90%以上。而且由于使用了 Na2S,也在解吸液中引入了 S2—雜質(zhì)，在進(jìn)行電解操作前必須用氧化劑將S2—去除，并需要濃縮解吸液以提高鎵濃度，從而提高電解效率。發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明提供了一種用樹脂從拜耳母液中提取鎵的應(yīng)用工藝。
本發(fā)明提供的技術(shù)方案是用鎵提取樹脂對拜耳母液中鎵進(jìn)行吸附，達(dá)到吸附飽和后，用水將鎵提取樹脂中殘留的拜耳母液洗滌干凈；然后用洗脫溶液對鎵提取樹脂進(jìn)行解吸，得濃縮解吸液，經(jīng)沉淀、除雜后可電解得金屬鎵；洗脫后的樹脂經(jīng)處理至出口流出液PH 為6-8后，可進(jìn)入下一個吸附-洗脫循環(huán)周期，直至樹脂的飽和吸附量下降至300mg/L。
更具體地，本發(fā)明提供一種用樹脂從拜耳母液中提取鎵的應(yīng)用工藝，按照以下步驟進(jìn)行
(1)吸附將樹脂裝填于交換柱中，采用連續(xù)式動態(tài)過柱或間歇式動態(tài)過柱的方法，使含鎵的液體流經(jīng)樹脂；
(2)水洗水洗除去殘留于樹脂表面的含鎵液體，至交換柱流出口液體的pH值為 6-8 ；采用水洗可避免將雜質(zhì)帶入后續(xù)步驟；
(3)洗脫用洗脫劑對樹脂所吸附的鎵進(jìn)行解吸，對洗脫溶液進(jìn)行處理可得到較純凈的濃縮含鎵電解液，經(jīng)過電解可得到金屬鎵；
(4)水洗因洗脫后的樹脂所處環(huán)境性質(zhì)發(fā)生了改變，故在再次吸附前，需水洗至交換柱流出口液體的PH值為6-8。至此，樹脂完成了一個循環(huán)周期，并可進(jìn)入下一個吸附-洗脫循環(huán)，如此樹脂可反復(fù)使用數(shù)次，直到樹脂的飽和吸附量下降至較低值(300mg/L 以下)。
本發(fā)明的優(yōu)選方案是
本發(fā)明吸附過程所涉及的含鎵液體主要是含鎵的強(qiáng)堿性液體如拜耳母液等。本發(fā)明所述的鎵提取樹脂選取樹脂骨架上帶偕胺肟官能團(tuán)的螯合樹脂，偕胺肟官能團(tuán)的化學(xué)結(jié)構(gòu)如下
權(quán)利要求
1.一種用樹脂提取鎵的應(yīng)用工藝，其特征在于包括以下步驟(1)吸附將樹脂裝填于交換柱中，采用動態(tài)過柱的方法，使含鎵液體流經(jīng)樹脂；(2)水洗水洗除去殘留于樹脂表面的含鎵液體，至交換柱流出口液體的pH值為6-8；(3)洗脫用洗脫劑將樹脂所吸附的鎵解吸到溶液中，對洗脫溶液進(jìn)行處理可得到較純凈的濃縮含鎵電解液，經(jīng)過電解可得到金屬鎵；(4)水洗對洗脫后的樹脂進(jìn)行水洗，至交換柱流出口液體的pH值為6-8，至此，樹脂完成了一個循環(huán)周期，并可進(jìn)入下一個吸附-洗脫循環(huán)，如此樹脂可反復(fù)使用，直到樹脂的飽和吸附量下降至300mg/L以下。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用工藝，其特征在于，所述鎵提取樹脂是樹脂骨架上帶偕胺肟官能團(tuán)的螯合樹脂，其化學(xué)結(jié)構(gòu)如下圖所示
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用工藝，其特征在于所述鎵提取樹脂可以是西安藍(lán)曉科技新材料股份有限公司生產(chǎn)的LSC-600及LSC-900，美國Doulite公司生產(chǎn)的ES-346，及日本生產(chǎn)的同類產(chǎn)品。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用工藝，其特征在于所使用的含鎵液體是強(qiáng)堿性含鎵液體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的應(yīng)用工藝，其特征在于強(qiáng)堿性含鎵液體為拜耳母液。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用工藝，其特征在于，步驟C3)中洗脫過程所采用的洗脫劑溶液為酸溶液。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的應(yīng)用工藝，其特征在于，洗脫所用的酸溶液是由硫酸、硝酸、 磷酸、鹽酸或氯乙酸中的一種或幾種配制而成。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的應(yīng)用工藝，其特征在于，洗脫溶液的pH值為0.01-4。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的應(yīng)用工藝，其特征在于，洗脫溶液的pH值為0.1-3。
10.根據(jù)權(quán)利要求書9所述的應(yīng)用工藝，其特征在于，洗脫溶液的pH值為0.3-1。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的應(yīng)用工藝，其特征在于，所用洗脫溶液的配制方法是向交換柱內(nèi)預(yù)先加入弱酸性水溶液，開啟攪拌，再用濃度為10-99%的酸溶液對交換柱中液體的 PH值進(jìn)行調(diào)節(jié)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的應(yīng)用工藝，其特征在于，配制洗脫溶液所用的酸溶液的濃度為 15-80% ο
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的應(yīng)用工藝，其特征在于，配制洗脫溶液所用的酸溶液濃度為 30-70% ο
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的應(yīng)用工藝，其特征在于，在配制洗脫溶液的過程中需要保持交換柱中液體溫度為3-30°C。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的應(yīng)用工藝，其特征在于，在配制洗脫溶液的過程中需要保持交換柱中液體溫度為5-20°C。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的應(yīng)用工藝，其特征在于，在配制洗脫溶液的過程中需要保持交換柱中液體溫度為8-15°C ；樹脂與洗脫溶液的接觸時間為5-MOmin。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的應(yīng)用工藝，其特征在于，向交換柱內(nèi)預(yù)先加入的弱酸性溶液是PH值為0. 1-7的、重金屬離子濃度低于100mg/L的溶液，溶液中可以含有鎵離子也可以不含有鎵離子。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用工藝，其特征在于，對洗脫溶液的處理方法為對洗脫溶液進(jìn)行中和沉淀得到氫氧化鎵，然后用堿溶液溶解氫氧化鎵并除雜得到電解液。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的應(yīng)用工藝，其特征在于，所用堿溶液是由碳酸鈉、氫氧化鈉、氫氧化鉀中的一種或幾種配制而成的溶液，溶液的濃度為大于4%。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的應(yīng)用工藝，其特征在于，除雜所主要采用的原料是氫氧化鐵、氫氧化錳、氫氧化鋁、氧化鈣、硫化鈉及雙氧水。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的應(yīng)用工藝，其特征在于，每100L溶液中，除雜所用的原料的加入量為3-15kg。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的應(yīng)用工藝，其特征在于，除雜操作需要的溫度為30-110°C。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的應(yīng)用工藝，其特征在于，除雜操作需要的溫度為50-100°C 之間。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的應(yīng)用工藝，其特征在于，除雜操作需要的溫度為60-90°C， 反應(yīng)的時間為4- 。
25.根據(jù)權(quán)利要求I-M中任一權(quán)利要求所述的應(yīng)用工藝，其特征在于步驟(1)中所述的動態(tài)過柱是采用連續(xù)式動態(tài)過柱或間歇式動態(tài)過柱。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的應(yīng)用工藝，其特征在于所述的動態(tài)過柱是采用間歇式動態(tài)過柱采用的交換柱帶有電機(jī)及攪拌裝置，通過開啟或關(guān)閉攪拌來實(shí)現(xiàn)過柱吸附；攪拌的開停時間由交換柱出口流量決定當(dāng)交換柱出口流量為設(shè)定流量的70%以下時，開啟攪拌；當(dāng)交換柱出口流量大于設(shè)定流量的95%時停止攪拌。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用螯合樹脂從拜耳母液中回收鎵的新方法。該方法包括以下步驟(1)將鎵提取樹脂裝入樹脂柱中，采用間歇式動態(tài)過柱的方法，使含有鎵的拜耳母液流過樹脂，使達(dá)到吸附飽和；(2)水洗飽和的鎵提取樹脂；(3)用酸性洗脫劑對樹脂所吸附的鎵進(jìn)行解吸，對洗脫溶液進(jìn)行沉淀、除雜等處理可得到較純凈的濃縮含鎵電解液，經(jīng)過電解可得到金屬鎵；(4)水洗洗脫后的樹脂，至交換柱流出口液體的pH值為6-8。本發(fā)明所提供的方法具有簡單易行、樹脂利用率高、鎵回收率高、降低能耗及成本、所得產(chǎn)品鎵金屬的品位高等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號C22B58/00GK102534214SQ20121002221
公開日2012年7月4日 申請日期2012年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月18日
發(fā)明者劉瓊, 寇曉康, 李歲黨 申請人:西安藍(lán)曉科技新材料股份有限公司