[发明专利]一种含锗粉尘电弧炉高温火法二次富集方法

说明书

技术领域 一种含锗粉尘电弧炉高温火法二次富集方法，属于锗粉的富集提取工艺技术领域。

背景技术 锗(化学符号Ge)，是一种化学元素，其原子序数为32，原子量为72.61，属周期系ⅣA族。1871年俄国D.I.门捷列夫根据元素周期律预言存在一个性质与硅相似的未知元素，命名为类硅。1886年德国C.温克勒在分析硫银锗矿时分离出这个元素，为纪念他的祖国Germany，将其命名为germanium。

锗是一种灰白色类金属，有光泽，质硬，属于碳族，化学性质与同族的锡与硅相近。在自然中，锗共有五种同位素，原子质量数在70至76之间。锗能形成多种不同的有机金属化合物，例如四乙基锗及异丁基锗烷。锗具有良好的半导体性质，如电子迁移率、空穴迁移率等，其对固体物理和固体电子学的发展有重要作用。锗的熔密度5.32克/厘米³，锗划归稀散金属，锗化学性质稳定，常温下不与空气或水蒸汽作用，但在600～700℃时，很快生成二氧化锗；其与盐酸、稀硫酸不起作用；浓硫酸在加热时，锗会缓慢溶解。在硝酸、王水中；锗易溶解；碱溶液与锗的作用很弱，但熔融的碱在空气中，能使锗迅速溶解。锗与碳不起作用，所以在石墨坩埚中熔化，不会被碳所污染。锗因其具有良好的化学稳定性，其发展空间具有很大的潜力。

随着近年来光纤通信行业的复苏、红外光学在民用领域的应用不断扩大，如第四代太阳能电池在航天器电源上的使用以及新技术对锗产品用途的开发，全球对锗的需求量大大增加。而且作为一种重要的战略物资，世界各国都在逐步将锗列为国防储备资源，加上锗系列产品在军事领域的运用，国防领域对锗的需求也日益加大。锗作为一种微量元素，在我国，仅在内蒙古和云南有少量的储量，其存在于铅锌矿和褐煤中，但其含量都非常低。目前，锗的提取方法是褐煤燃烧或铅锌矿冶炼收集除尘灰，即一次火法富集原矿中的锗，一次富集后尘中锗含量都在1％以下，低的仅0.2％，高的才1％，且粉尘中铁氧化物含量高，增加后期盐酸用量。火法初步富集，后用一定浓度和体积比的盐酸在85-90℃进行蒸馏，锗金属以GeCl4的形式进一步富集，经过多道次蒸馏得到高品位的GeCl4，该种方法盐酸用量大，蒸馏时间长，固体废弃物和废水排放量大，环境污染大，且残渣和残液中锗浓度高，锗回收率低。

中国发明专利CN 102181652 B涉及电厂含锗烟尘锗的浸出富集方法，其工艺包括以下四步：1、浸出：反复酸浸5～10次：初次酸浸用是H2SO4，始酸为0.2～0.3N，蒸汽直接加热，沸腾搅拌0.5小时，酸浸的酸度应逐次下降，末次酸浸的酸度为0.25～0.05N，碱浸是在酸浸溶液含锗达20～25ug/ml后开始进行，碱浸后要用H2SO4酸化，使浸出仍呈酸性，PH＝1.5～2，根据浸出液情况，碱浸次数为2～3次；碱浸用Na2CO3，用量为投入料量的20～30％，PH＝12～14，沸腾搅拌0.5小时后进行酸化，酸化后再搅拌15～20分钟；2、单宁沉淀，酸浸和碱浸后的溶液用单宁沉淀锗，沉淀时单宁总用量与锗的总重量成正比，单宁总用量与锗的浓度成反比；3、压滤，用耐酸的帆布做介质将单宁沉淀液压滤，或者用耐酸的帆布做介质离心过滤，成含水分60～70％的滤饼即单宁锗；4、烘干、焙烧，烘干是将滤饼60～70％的水分在烘干炉中脱去，烘干温度≤400℃，约7～8小时，待水分烘至8％以下呈灰状，再进行焙烧，焙烧温度550-600℃；此工艺需要酸量大，时间长，有害固体残渣和废液排放量大，此富集工艺主要是利用烘干、焙烧过程来实现的，烘干温度≤400℃，焙烧温度550-600℃，温度低，直接导致收得率也偏低。