[发明专利]一种用螯合树脂从拜尔母液中提取镓的新方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提取镓的新方法，特别涉及一种用螯合树脂从拜耳母液中提取镓的新方法。

背景技术

镓是一种稀散金属，在半导体工业中有着重要的作用，金属镓的需求量也在连年持续增加。但是，金属镓的来源稀少，其产品多来自铝工业等的副产物。铝土矿通常含金属镓0.002-0.008％。在拜耳法生产氧化铝过程中，铝土矿中的金属镓约有70％随氧化铝一道浸出，约30％残存于赤泥中。随着种分母液的循环，拜耳法种分母液中的金属镓浓度可累计到100-300ppm。

用螯合树脂提取金属镓，目前已经成为从氧化铝生产流程中提取镓的主要途径。在生产实践中，树脂的工作容量是决定生产成本的重要因素。目前工业生产中普遍使用NaOH-Na₂S淋洗剂解吸螯合树脂所吸附的镓，其解吸效率较低。在螯合树脂使用初期，由于螯合树脂吸附容量较大，一般在3.5g/L及以上，用NaOH-Na₂S淋洗剂对螯合树脂进行解吸时，其解吸效率仅有60％左右，树脂上所残留的镓含量较高，树脂利用率降低。随着树脂吸附量的衰减，解吸效率有所提高，但仍不会超过90％。用NaOH-Na₂S淋洗剂所得到的解吸合格液中镓浓度不高，而且由于使用了Na₂S，也在解吸液中引入了S^2-杂质，在进行电解操作前必须用氧化剂将S^2-去除，并需要浓缩解吸液以提高镓浓度，从而提高电解效率。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种用树脂从拜耳母液中提取镓的新方法。

本发明提供的技术方案是先用镓提取树脂对拜耳母液中镓进行吸附，达到吸附饱和后，用水将镓提取树脂中残留的拜耳母液洗涤干净；然后用酸溶液对镓提取树脂进行解吸，得一次解吸液；经另一种树脂即镓富集树脂，一次解吸液中的镓又被镓富集树脂所吸附。在一次解吸过程中，可将缓冲罐、镓提取树脂柱与镓富集树脂柱采用串联方式连接(见图1)，酸溶液通过泵控制流速，以循环的方式从缓冲罐中流出，流经镓提取树脂柱、镓富集树脂柱后回到缓冲罐中，如此循环；当提取树脂柱流出液中镓含量小于10mg/L以下或镓提取树脂中镓含量在50mg/L以下成为贫树脂时，即可停止循环。

最后，用碱溶液将镓富集树脂中所吸附的镓解吸出来，得二次解吸液，二次解吸液直接电解即可得到金属镓。

更具体地，本发明提供的用螯合树脂从拜耳母液中提取镓的新方法的技术方案，包括如下步骤：

(a)将镓提取树脂装入树脂柱中，让含有微量镓的拜耳母液流过镓提取树脂柱，当进出口母液中镓的浓度基本相同时，镓提取树脂即达到吸附饱和，此时停止吸附；

(b)水洗饱和的镓提取树脂，当流出液的pH值达到pH7-10时，停止洗涤；

(c)将预先配制好的酸溶液装入缓冲罐，与上述吸附饱和的镓提取树脂柱和镓富集树脂柱串联；用泵控制缓冲罐中的酸溶液，使依次流经镓提取树脂柱、镓富集树脂柱，最后流回缓冲罐，如此循环操作；当镓提取树脂柱的流出液中镓含量小于10mg/L或镓提取树脂中镓含量在50mg/L以下成为贫树脂时，停止循环；水洗贫树脂，洗至出口pH5-7左右，即可进入下一周期的吸附操作。

与镓提取树脂柱串联的镓富集树脂柱可以是单柱，也可以是采用串联方式连接的多柱，当镓富集树脂柱为串联多柱时，直接和镓提取柱相连接的柱称为第一级镓富集树脂柱，简称为第一级富集柱，以下依次简称为第二级富集柱，第三级富集柱，以此类推。当镓富集树脂柱采用串联多柱时，在第一级富集柱达到饱和后用碱溶液解吸时，将第二级富集柱变为第一级富集柱，第三级富集柱变为第二级富集柱，以此类推，从而达到连续运行的目的。

(d)镓富集树脂的解吸：采用一定浓度的碱溶液，在一定温度下，以一定的流速反向进入镓富集树脂柱进行解吸，以流出液中镓浓度小于50mg/L为解吸终点，得到二次解吸液。解吸完成后，水洗树脂，至流出液pH为7-10停止；

(e)对二次解吸液直接进行电解，得金属镓。

以上为一个完整周期的运行。

本发明的优选方案是：

本发明所述的镓提取树脂选取树脂骨架上带偕胺肟官能团的螯合树脂，偕胺肟官能团的化学结构如下：

此类树脂已实现商品化，国内有西安蓝晓科技有限公司生产的LSC-600及LSC-600s等产品，国外有美国Doulite公司生产的ES-346等产品。