本发明涉及一种氧化镓真空碳热还原制备金属镓的方法,属于稀散金属真空冶金技术领域,具体为一种金属镓的清洁、高效制备方法。
背景技术:
镓是7类主要稀散元素之一,在地壳中的含量为5×10-4%~1.5×10-3%,其熔点仅为29.78℃,被称为放在人的手中即可熔化的金属,熔化时为银白色液体,过冷至0℃时也不固化。镓属于两性物质,溶于强酸和强碱。镓在室温下较稳定,但在高于1000℃氧或空气中会氧化,且杂质越多越易氧化。常温下,镓在干燥空气中比较稳定,因为生成的氧化物薄膜会阻止其继续氧化,而在潮湿空气中会被氧化失去光泽,加热至500℃时则会燃烧。镓在约1000℃的空气中燃烧成为ga2o3,当表面形成低价氧化物gao或gao的薄膜后,就会保护镓不被继续氧化。“液态金属”镓在科技飞速发展进程中需求量不断增长。
镓是重要的稀散金属,在光伏、信息通讯、电子科技、航空、军事等高新技术领域具有广泛应用,是我国战略性新兴产业发展的重要资源。镓及其化合物在半导体材料的大规模应用,给照明工业带来革命性的变化,现又向电力电子和射频功率器件市场渗透;近年来,镓及其化合物在放射性药物化学的应用显著,镓(ga)是继铂之后第二种用于癌症治疗的金属离子,放射性镓用于诊断癌症,此外,镓还以硝酸镓、氯化镓等形式应用于医学及生物学领域,用于恶性肿瘤、晚期高血钙及某些骨病的诊断和治疗;镓的特殊用途之一,用作金属与陶瓷间的冷焊剂,特别适用于对温度、导热等敏感的薄壁金属管、板或片等与陶瓷器皿间的冷焊剂。
世界上90%以上的镓是从氧化铝生产过程中作为副产品回收。镓的主要富集物为铝土矿生产氧化铝过程中的铝酸钠母液、湿法炼锌过程中的浸出渣、氯化蒸馏提锗过程中的氯化残液或残渣、(铅)锌生产过程中的方铁矿、钛钒铁矿中的钒渣和煤燃烧过程中的煤烟尘。镓的冶金提取技术主要包括电解法、萃取法、离子交换法和膜分离法等,镓在上述各种原料中赋存方式不同,提取方法也多样。提取过程中往往还要多次富集,通常需要多种方法联合使用。
镓在自然界的含量比较低,在地壳中其丰度与铅相当,含量为0.0015%。但镓在地壳中分布极其分散,几乎没有形成具有工业开采价值的独立矿床。迄今为止,世界上已知单独为提炼镓而开采的矿床仅有美国犹他州的apex矿。镓常以同晶型的杂质状态分散于铝土矿、闪锌矿、黄铜矿、煤和磷灰石中,与铝土矿、闪锌矿等矿物紧密共生。在制
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