[发明专利]一种由粉煤灰提取镓的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种从粉煤灰中提取金属镓的方法，尤其适用于循环流化床粉煤灰中提取金属镓的方法。

背景技术

镓是一种很重要的半导体材料，用途广泛，在国际市场上的价格极高，市场前景看好。但是镓的储量较少，在地壳中的含量约占万分之一点五，几乎不形成矿物，通常以类质同晶的形式进入其他矿物，因此对它的提取相当困难。在自然界镓中多与铝、锌等共生于矿物中。因此提取镓的重要原料是锌的硫化物矿和铝矾土矿。目前，世界上90％的镓是从以铝土矿为主要原料的氧化铝工业的副产物中得到的。进行分离和富集镓的母液为生产氧化铝过程中得到的碳分(或种分)母液。此碳分(或种分)母液的主要成分为碱性的含镓偏铝酸钠溶液。以这种碱性溶液提取镓的主要方法是碳酸化石灰乳脱铝法、二段分解法、沉淀法以及近年来发展起来的树脂吸附法等。

近年的研究表明，在一些地区的粉煤灰中镓含量很高，达到甚至超过矿床水平。已有的研究证实，粉煤灰中镓的含量一般为12-230μg/g，与其它资源中的镓含量相比，具有提取价值，可以作为一种提取金属镓的原料。粉煤灰根据煅烧条件的不同可分为煤粉炉粉煤灰和循环流化床粉煤灰。煤粉炉粉煤灰是经过高温燃烧生成的(1400-1600℃)，其中的氧化铝组分呈玻璃态或高温含铝矿物莫来石晶体、刚玉晶体的矿物形式而存在，稳定性非常高；而循环流化床灰燃烧温度在850℃左右，较传统的煤粉炉灰燃烧温度大大降低。燃烧温度的不同决定了循环流化床灰与传统的煤粉炉粉煤灰在物相组成上的本质差异：其主要物相组成为无定形偏高岭石，其中的二氧化硅、氧化铝及氧化铁等均具有很好的活性。

专利200810051209.5“从粉煤灰中提取金属镓的方法”公开了一种由粉煤灰提取氧化铝同时提取镓的方法。该方法是通过酸溶、碱溶来获得含偏铝酸钠溶液，再经分步碳分-氢氧化钠溶解法富集分离镓。

专利CN101284668A公开了“一种从高铝粉煤灰中提取二氧化硅、氧化铝及氧化镓的方法”，该方法是将粉煤灰提取氧化硅后得到的残渣经处理后得到含镓偏铝酸钠溶液，以此作为分离富集镓的母液，然后采用分步碳分-氢氧化钠溶解法和树脂吸附法进行镓的富集。

专利CN101117662A公开了“一种生产镓联产氧化铝的方法”，该专利将粉煤灰处理后，得到含镓偏铝酸钠溶液，然后采用拜尔法溶出系统富集镓，再采用螯合树脂树脂吸附的方法进一步分离富集镓。

专利CN101130835A公开了“一种提取镓的生产方法”，以粉煤灰生产氧化铝过程中得到的中间产物碳分母液为原料，经与碳酸氢钠反应和彻底碳酸化后，得到镓精矿。此外，赵毅等报道了“从粉煤灰中分离镓的实验研究”(华北电力技术，1998年，No.1，Page 35-37)，研究表明，将粉煤灰与石灰石烧结、经碳酸钠溶液浸出后得到的含镓偏铝酸钠溶液，可以作为分离富集镓的母液，通过分步碳酸化-氢氧化钠溶解的方法镓实现镓的提取。以上专利和文献均采用粉煤灰提取氧化铝过程中得到的碳分(或种分)母液为原料进行镓的分离富集，即提取镓的母液均是碱性的含镓偏铝酸钠溶液。

王英滨等人报道了“泡沫塑料吸附法从粉煤灰中提取金属镓的实验研究”(中国化学会第26届学术年会论文集，2008年7月)，采用酸性的含镓氯化铝溶液为原料，用泡沫塑料吸附的方法提取镓。此酸性含镓氯化铝溶液是将粉煤灰与碳酸钠在高温烧结，然后与盐酸反应得到的。

专利CN101255504A公开了“从粉煤灰和煤矸石中提取镓的生产工艺”，采用吸附柱吸附的方法从含镓氯化铝溶液中提取镓，其使用的含镓氯化铝溶液也是将粉煤灰与碳酸钠混合煅烧，经水浸、碳分，再与盐酸反应制得的。

以上将粉煤灰与碳酸钠混合高温煅烧然后再酸溶的方法适用于反应活性较差的煤粉炉粉煤灰中镓的提取。

何佳振等报道了“从粉煤灰中回收金属镓的工艺研究”(科学研究，2002年，No.5，Page23-26)，将粉煤灰不经高温煅烧而是直接与盐酸反应，得到含镓氯化铝溶液，经树脂吸附提取镓。由于该方法中粉煤灰与盐酸反应温度较低(60℃)，使得镓的浸出率较低(35.2％)；另外，该方法采用的树脂为萃淋树脂(CL-TBP)，其作用原理与溶剂萃取的机理相似，是将萃取剂的活性基团与树脂共聚固化所得到的，树脂的吸附效率较低，且生产成本较高。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供一种从流化床粉煤灰经酸法提取金属镓的工艺，通过酸溶、树脂吸附与洗脱、碱溶除铁、分步碳酸化-碱溶以富集镓、电解得到金属镓。本发明所述方法包括：