冶金百科 | 镓冶金主要方法 - 铝酸钠溶液中提取镓

2024-03-05 10:49:15 来源：中冶有色技术网

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简介：偕胺肟树脂吸附法是回收镓的主流技术。拜耳法氧化铝种分母液含镓100~300mg/L，在铝酸钠溶液中偕胺肟螯合树脂只吸附镓而不吸附铝，吸附在树脂上的镓可用碱液或酸液洗脱获得富镓溶液，再经过造液电解可获取金属镓。偕胺肟树脂其结构式可表示为R—C(=NOH)NH2(其中R代表树脂基体)，在碱性溶液中吸附镓，主要机制是Ga(OH)的OH离子与R—C(=NO)NH发生离子交换反应，形成【(R—C(=NO7)NH).Ga(OH)..】"形态的萃合物。

偕胺肟树脂吸附法

偕胺肟树脂吸附法是回收镓的主流技术。拜耳法氧化铝种分母液含镓100~300mg/L，在铝酸钠溶液中偕胺肟螯合树脂只吸附镓而不吸附铝，吸附在树脂上的镓可用碱液或酸液洗脱获得富镓溶液，再经过造液电解可获取金属镓。偕胺肟树脂其结构式可表示为R—C(=NOH)NH₂(其中R代表树脂基体)，在碱性溶液中吸附镓，主要机制是Ga(OH)^-₄的OH^-离子与R—C(=NO^-)NH₂发生离子交换反应，形成【(R—C(=NO^-)NH₂)_xGa(OH)_4-x】^-形态的萃合物。

偕胺肟树脂工业应用的牌号众多，其性能与树脂制备方法、萃取剂组分、助萃添加剂的类型等关系极大，吸附容量、循环寿命及洗脱方法也不尽相同。日本住友公司使用的牌号为Doulit Es-346的萃淋树脂(用偕胺肟浸渍的树脂)从含镓0.1~0.16g/L的铝酸钠溶液吸附镓，吸附率达96%而铝吸附不到1%，饱和树脂用0.5~2mol/L的HCl洗脱，获得富镓溶液基(=N——OH)或喹啉类的Kelex100等萃取剂的浸渍树脂来吸附镓L7.8。萃淋树脂为多孔网状结构，基体为丙烯腈和苯/苯二乙烯共聚物、乙烯基和苯二乙烯共聚物等。国产的几种树脂吸附镓的结果见表13-3。

从种分母液中吸附镓的工艺流程如图13-1所示。工艺过程包括树脂吸附、饱和树脂洗涤、解吸、贫树脂再生几个环节。

镓的树脂吸附和解吸的树脂交换塔，分固定床与移动床两种。移动床的树脂交换塔传质效率高，树脂用量少，饱和树脂解吸镓的淋洗液，采用移动床要比固定床的体积减小50%~60%，因此获得解吸液的镓浓度也更高。对于密实移动床树脂塔，镓吸附和解吸分别在两个塔进行，树脂在吸附塔中吸附镓饱和后，转移到解吸塔中进行解吸镓，解吸后的贫树脂再转移回吸附塔吸附镓。整个过程可实现连续或半连续间断排出树脂的自动化操作。

中和沉淀法

早期提镓技术是中和沉淀法，用CO酸化母液，利用铝酸钠和镓酸钠水解沉淀的碱度不同，将两者分离。其做法有两种：一是彻底碳酸化，对含Ga0.2g/L (拜耳法)或含Ga0.03~0.08g/L(烧结法)的分解母液通入CO至饱和，铝镓共沉淀析出入渣;然后用石灰乳浸出铝镓渣，铝生成铝酸钙保留在渣中，镓进入溶液;分离铝渣后，对溶液再通入CO使镓全部沉淀入渣，获得含Ga1%~3%Al/Ga<10的镓精矿。二是分步沉淀，通入COa，控制pH=10.5~10.7，先将分解母液的铝沉淀，分离铝渣后，溶液再次通入CO2彻底碳酸化，将镓完全沉淀又渣。两种方法获得的镓富集物再次重溶富集、除杂、造液电解得到金属镓。电子溶液含铝高含镓低，无论哪种沉淀方法都产出大量的铝渣，渣率高达7~10k Ga7，渣处理费用较高，该法现已淘汰。

萃取法

20世纪70年代法国罗尼普伦克厂(Rhone-Poulenc)采用喹啉类萃取剂Kelex100在氧化铝种分母液中萃取镓实现工业化。在高碱度的铝酸钠溶液中Kelex100萃取镓有良好选择性，对于该厂成分为：Ga 0.18~0.24g/L、Na₂O 150~200g/L、Al₂O₃70~100g/L的种分母液，采用6%~12%Kelex100+煤油+癸醇，相比O/A=1：1萃取镓;负载有机相用0.2~0.5mol/LHCl洗脱铝，再用1.6~1.8mol/L HCl(或H₂SO₄)反萃镓，获得含Ga1~10g/L的富镓水相，富像水相既可造液电解，也可再行萃取富集后再电解得到金属镓。