[发明专利]从水溶液中回收有价值的金属

说明书

本发明涉及通过液-液和液-固萃取的方法从水溶液中回收有价值金属，例如镓。

从Helgorsky等人的美国专利3，971，843可知，用取代8-羟基喹啉的有机溶液为溶剂的萃取法可从碱性水溶液（例如拜尔方法的铝酸钠溶液）中萃取镓。从有机溶液反萃取镓的标准作法是，使其与无机酸（例如盐酸、硫酸或硝酸）的水溶液接触。从工艺的观点来看，酸的反萃取会引起以下一些问题：

a）为了有利于从有机相反萃取镓，则需要高的平衡酸浓度，其结果或是导致高的酸耗量，或是导致需要酸回收步骤;

（b）当与强酸溶液接触时，取代8-羟基喹啉质子化，其结果或是增加酸的耗量，或是需要补充酸回收步骤;

（c）当开始从拜尔液萃取镓时，任何与拜尔液混合的酸导致形成有害于拜尔方法的盐，因而使得镓萃取方法不能与主拜尔装置相适应。

欧洲专利No.0234319（公开日期：1987年9月2日）曾经指出，通过使其与一种强碱接触可以从有机溶液中反萃取镓，但是没有提供实施例。该专利还指出，浓度为每升5～10摩尔。

本发明的目的在于，通过使酸萃取成为不需要，以避免上述问题，从而使得金属回收方法比较适应于温法冶金厂所用的方法和溶液。

本发明令人惊奇地发现，通过与浓氢氧化物水溶液接触，而不是与酸溶液接触，可从有机配位剂中有效地反萃取金属，因此，本发明广泛涉及一种通过萃取回收含于水溶液中的有价值金属的方法。该方法包括的步骤有：使水溶液与一种含水不溶性取代8-羟基喹啉的水不混溶有机相接触，从而将有价值金属转移到有机相内;使有机相与水溶液分离，和从有机相中回收有价值金属，该方法的改进在于使含有有价值金属的有机相与一种强碱水溶液接触，从而把有价值金属由有机相转移到水相，含有所回收的有价值金属的水溶液总氢氧化物浓度为4.6摩尔/升;然后从水相中分出有价值金属。在本说明书中，总氢氧化物这个词是指游离氢氧化物和象Al（OH）^-₄、Ga（OH）^-₄和Zn（OH）^-₃等之类离子相连的结合氢氧化物之和。

为了最有效地从有机相中回收有价值金属，最好是控制总氢氧化物的浓度，使含有所回收的有价值金属的水溶液的总氢氧化物浓度为至少7.5摩尔/升。最好是使含有价值金属的有机相与每升含至少10摩尔和至多达19.3摩尔总氢氧化物的强碱水溶液接触。优先选用的强碱是NaOH或KOH。

还最好是在最少暴露于空气或其它氧化性气体的情况下进行从水溶液中预萃取和从有机相回收有价值金属，方法是采用足以阻止或大大减少气体进入的气密式混合澄清器。适宜此目的的澄清器是法国专利申请第2，599，989号（公开日期：1987年12月18日）中公开的那种澄清器。

用本发明的方法可从水溶液中回收许多有价值金属，例如Na、Ga、Al、Zn和Ge。水溶液可以是酸性或碱性水溶液。萃取剂最好是带有饱和或不饱和侧链的取代8-羟基喹啉。在优先选用的萃取剂中，可提出的有LIX-26（可从Henkel公司购得）、KELEX100^R和KELEX108（可从Schering AG.购得）。

使用本发明的方法，可以以有机溶液的形式，或以固定在固体载体（例如树脂或活性炭）中的有机相的形式，从有机相中萃取有价值金属。

本方法特别适用于回收镓，在有机相和水相之间的接触过程中，镓是通过如下式所示的离子交换反应在相间转移的。

Ga（OH）^-₄水相+3HX有机相<--->GaX₃有机相+OH^-水相+3H₂O水相

式中HX表示取代8-羟基喹啉。根据上面的化学反应式，水溶液中氢氧化物浓度低，有利于镓转移到有机相，而氢氧化物浓度高则有利于转移到水溶液。

用强碱溶液从有机相中萃取有价值金属之后，有机相最好是循环到从铝酸钠溶液中回收镓的步骤中。在这种循环前，用弱碱溶液洗涤有机相。这种洗涤可除去萃取操作过程中产生的杂质或化合物和中和有机溶液。

这种洗涤可提高从铝酸钠溶液中回收镓的步骤中萃取镓的操作效能。