[发明专利]酸法粉煤灰提取氧化铝粗精液中镓的回收方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属镓提取领域，具体而言，涉及一种酸法粉煤灰提取氧化铝粗精液中镓的回收方法。

背景技术

金属镓是一种重要的半导体基础材料，其系列化合物如砷化镓、磷化镓和镓铝砷等在高速集成电路、LED和光敏元件等领域广泛应用。目前全球金属镓的消耗量为200吨/年，且每年以超过20％的幅度增加。金属镓也是我国重点发展的高新材料之一。

镓元素富集于铝土矿中，目前，我国大约90％以上的金属镓来自于对铝土矿进行传统碱法生产氧化铝过程中的循环苛性碱液进行的金属镓回收，且主要是针对拜耳法和烧结法生产氧化铝的体系进行金属镓回收。而研究发现，一些地区的粉煤灰中也含有大量的镓元素，且酸法粉煤灰提取氧化铝的过程中产生的粗精液，其镓元素的含量也颇丰。因此，如何从粉煤灰及粉煤灰的相关工艺体系中回收金属镓，成了一个研究热点。

目前从粉煤灰中提取镓的方法，其主要原理是采用大孔型阳离子树脂柱进行镓的吸附，然后将树脂柱洗脱，得到含镓的洗脱液。向洗脱液中加入氢氧化钠溶液进行反应，过滤沉淀后得到含镓的偏铝酸钠溶液。再向该偏铝酸钠溶液通入适量二氧化碳进行碳酸化处理，使镓铝分离，得到镓和氧化铝的质量比大于1∶340的铝镓复盐。最后将铝镓复盐加入氢氧化钠溶液中进行反应，并蒸发浓缩得到镓的电解原液进行电解，即得金属镓。该方法中，对含镓溶液进行了吸附、反应、碳分、复盐溶解及电解等步骤，其操作工艺复杂，生产成本高。基于此，有必要设计一种工艺简单、生产成本较低的从粉煤灰中回收金属镓的方法。

发明内容

本发明旨在提供一种酸法粉煤灰提取氧化铝粗精液中镓的回收方法，以解决现有技术中从粉煤灰中回收金属镓的方法工艺操作复杂的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种酸法粉煤灰提取氧化铝粗精液中镓的回收方法，其包括以下步骤：分离步骤：将酸法提取氧化铝粗精液通过CL-TBP萃淋树脂进行离子吸附，得到一次吸附萃淋树脂；对一次吸附萃淋树脂进行洗脱，得到含镓溶液；提纯步骤：向含镓溶液中加入第一碱性溶液，得到含镓沉淀；回收步骤：从含镓沉淀中回收金属镓。

进一步地，上述提纯步骤中向含镓溶液中加入第一碱性溶液的步骤之前，还包括对含镓溶液进行除铁的步骤；对含镓溶液进行除铁的步骤包括：向含镓溶液中加入铁粉，反应后得到反应液；将反应液通过CL-TBP萃淋树脂，进行二次离子吸附，得到二次吸附萃淋树脂；对二次吸附萃淋树脂进行二次洗脱，得到除铁的含镓溶液。

进一步地，在对一次吸附萃淋树脂进行离子洗脱和/或对二次吸附萃淋树脂进行二次离子洗脱的步骤之前，还包括用浓度为28～36wt%的盐酸对一次吸附萃淋树脂或二次吸附萃淋树脂进行清洗的步骤，清洗时间为5～10min。

进一步地，向含镓溶液中加入铁粉之前，将含镓溶液浓缩至体积为含镓溶液体积的1/3～1/2。

进一步地，上述分离步骤中，将酸法提取氧化铝粗精液通过CL-TBP萃淋树脂时，酸法提取氧化铝粗精液的流速为10～15ml/min；对一次吸附萃淋树脂进行洗脱时，洗脱剂为去离子水或浓度为0.1～0.5wt%的盐酸，洗脱剂的用量为100～120ml，洗脱时间为10～12min。

进一步地，上述提纯步骤中，向含镓溶液中加入铁粉时，铁粉的质量为1～5g；将反应液通过CL-TBP萃淋树脂时，反应液的流速为10～15ml/min；对二次吸附萃淋树脂进行再次洗脱时，洗脱剂为去离子水或浓度为0.1～0.5wt%的盐酸，洗脱时间为10～15min。

进一步地，上述回收步骤包括：将含镓沉淀加入到第二碱性溶液中，使沉淀溶解，得到溶解液；将溶解液进行电解，得到金属镓。

进一步地，上述回收步骤中对溶解液进行电解的步骤之前，还包括对溶解液进行除杂的步骤；对溶解液进行除杂的步骤包括：将除杂剂加入溶解液，过滤，对滤液进行臭氧氧化处理，得到除杂的溶解液；优选除杂剂为硫化钠和/或草酸钠，优选除杂剂的用量为1～2g。

进一步地，上述电解的步骤中，电解温度为40～60℃，电流密度为200～400A/m²，电解电压为3～4V，极距为20～50mm。

进一步地，上述提纯步骤中，第一碱性溶液和第二碱性溶液中碱性物质分别为氢氧化锂、氢氧化钾或氢氧化钠；优选第二碱性溶液的浓度大于第一碱性物质的浓度；优选第一碱性溶液与第二碱性溶液均为氢氧化钠的水溶液；第一碱性溶液的浓度为20～30wt%，第二碱性溶液的浓度为45～50wt%。