[其他]从拜耳液中萃取并提纯镓的方法

说明书

本发明涉及萃取和提纯按拜耳法对铝土矿进行钠浸蚀而得铝酸钠溶液中所含镓的方法。

更具体地讲，本发明涉及用镓络合剂浸渍过的吸附树脂从碱液中萃取出镓并将这样萃取出的镓提纯而得浓氯化镓酸性溶液的方法。该溶液可直接电解而得高纯度金属镓。

长期以来只知道可利用镓的独特低熔点特性来制成低熔点合金，但近几年来镓又受到了普通的关注，特别是因为电子工业中于某些非常特殊的应用条件下用砷化镓作半导体要优于硅。

实际上大部分的镓来自拜耳液即众所周知的拜耳法制氢氧化铝过程中用氢氧化钠浸蚀铝土矿所得的铝酸钠溶液。尽管镓含量相当高，达到150-500mg/L拜耳液，但在大量存在化学性质极为相近的铝和可溶于强碱性介质的其它杂质，钒酸盐，锌酸盐，铁酸盐，钼酸盐…时仍难于选择性地分离回收镓。

用汞阴极进行电解是镓萃取量低时唯一采用的方法，但其中要求很高，处理大量汞也有问题，法拉第收率低并且关键的是产品纯度低，因此本技术领域里的普通技术人员就迅速转向以萃取溶解镓并通过固结或电解还原成金属态为特点的方法，其中常常还进行中间处理以及后续的提纯和浓缩。

但另一方面对产品质量的提高致使该法更为复杂化，实际上增加了原材料损失源并导致越来越糟糕的操作和生产条件。

同时RHONE-POULENC公司已对提高镓液-液萃取的动力学问题进行了研究。因此而通过形成微乳液而在提高7-烯基-8-羟基喹啉萃取剂和碱性含镓溶液的交换面积方面取得了重大的进展（EP    0102280和EP    0102882）。

但需采用大量的萃取剂和溶剂在其后进行再生以便工业上从拜耳液中萃取出镓，所以进行了多方面的研究以试图用离子交换树脂萃取出镓。其中US4468374提出用带偕胺肟官能团作为活性基的树脂进行萃取。尽管该法比液-液萃取更具吸引力，但仍难以实施，因为偕胺肟基不稳定并且洗脱液于固定在树脂上的酸性镓介质内连续循环过程中会使树脂降解。

这方面MITSUBISHI    CHEMICAL    INDUSTRY在其日本专利№.85-095264中提出用7-烯基-8-羟基喹啉基络合剂浸渍以大孔聚合物为基础制成的吸附树脂，结果表明可将溶液中少量的镓固定在这样构成的固定相上，然后再用普通无机酸洗脱除镓。但该专利根本未涉及这些树脂的容量，更具体说是期望固定镓负荷量。此外，所述所有实施例都是用极稀的铝酸钠溶液进行的，这就排除了该法直接应用于工业拜耳液的可能性。

最近于1986年9月在慕尼黑由I.S.E.C.召开的学术报告会上Cote和Bauer报告了各种参数如树脂上固定萃取剂或络合剂量，镓，铝和氢氧化钠浓度，吸附树脂的化学性质以及旨在加强动力学的添加剂作用等对以通名Amberliste    XAD并用以商名“Kelex    100”出售的7-烷基-8-羟基喹啉浸渍过的各种吸附树脂的影响。已发现用具有丙烯酸酯骨架的半极性Amberliste    XAD7树脂可得到高于3g/l树脂的镓固定量，但用的是镓浓度至少比工业碱液高至少5倍的铝酸钠溶液，这就排除了该法应用于浓度无论如何无法改变的碱液的任何可能性。

而且大多数应用多孔吸附树脂的方法的实际缺陷是需经水合并真空脱气而制成树脂。但一旦需要处理好几百升树脂，这种操作就难于进行。

这样一来，对本技术领域的普通技术人员来说唯一可直接用铝酸钠碱液回收和提纯镓的工业方法为液-液萃取法，其中采用7位上取代的8-羟基喹啉作萃取剂，但其众所周知的缺点是投资和生产费用高，因为需采用大量试剂特别是萃取剂和溶剂，而且还有试剂的降解损耗和镓的夹带损耗。

本发明涉及直接用工业铝酸钠溶液萃取镓的方法，其中将镓固定在浸渍树脂构成的固定相上，而用酸性介质洗脱时不会出现镓损失。

本发明还涉及镓在酸性溶液中的浓缩和提纯以通过电解将其直接还原成纯度4N的金属镓。

更具体地讲本发明方法为工业铝酸钠溶液中所含镓的萃取和提纯方法，其中将镓固定在由萃取剂浸渍过的多孔吸附树脂构成的固定相上，然后用酸性介质洗脱镓以在溶液中形成镓盐，该镓盐提纯并浓缩后再还原成金属镓，其特征是其中包括以下步骤：

A）于挥发性溶剂存在下用必要时加有表面活性剂的7-烷基-8-羟基喹啉萃取剂浸渍多孔吸附树脂;

B）蒸除溶剂并水合树脂后让直接来自拜耳循环的30-60℃铝酸钠液通过该树脂以将镓固定在树脂上;

C）树脂用水洗涤后再用浓度调为0.7-7N的强无机酸优选为硫酸洗脱镓;