[发明专利]从氧化铝生产过程的循环母液中萃取镓的工艺

说明书

本发明属于镓的化合物的提取方法，具体涉及从含镓的氧化铝生产过程的循环母液中提取镓的液-液萃取工艺。

镓是重要的第三代半导体材料。目前世界上生产的镓90%来自氧化铝生产过程的循环母液。从氧化铝生产过程中的循环母液中回收镓的方法有汞阴极电解法，石灰乳-电解法，以及近十几年发展起来的萃取法等。汞阴极电解法由于汞的泄漏而污染环境在某些国家已被禁止使用。石灰乳-电解法的流程复杂，镓回收率低，且每生产1公斤镓约排出7吨多铝钙渣，而萃取法则具有镓的回收率高，流程简单，无废渣排放等优点，因而受到人们的普遍重视。目前所用的萃取剂是7-取代-8-羟基喹啉，包括如国外商品为名kelex-100，结构为：

的混合物。又如中国科学院上海有机化学研究所合成代号为N-601的类似产物其结构为：，取代基X的结构为∑C为12-16的烃基混合物。它们都可以有效地从氧化铝生产过程中的循环母液中萃取镓。

用7-取代-8-羟基喹啉从强碱性的氧化铝生产过程的循环母液中萃镓所存在的问题是萃取速度慢，其平衡时间约需3个小时以上。为了提高镓的萃取速度，已有许多资料报导在萃取有机相内加入有机羧酸作为加速剂，使得平衡时间缩短到5分钟之内。如美国专利4241029号（1980年）提出了加入叔碳酸作为加速剂。中国专利CN85103711A则提出了加入异辛酸作为加速剂。且在室温条件下连续循环萃取时中国专利优于美国专利。

氧化铝生产过程中的循环母液其温度在50℃左右，若将萃镓循环母液冷却至室温再进行萃取则必然要浪费大量能源，同时对循环母液中的碳分母液来说，若冷却至室温则会有大量碳酸钠结晶析出。给下步生产造成困难。若将上述萃取体系在50℃左右萃取提镓，则由于叔碳酸和异辛酸在较高温度时水溶性较大而在多次循环萃取时使加速作用有明显的下降。且叔碳酸我国无生产厂家，异辛酸在我国无商品出售。

本发明的目的在于提供一种在50℃左右萃取温度下从氧化铝生产的循环母液中萃取镓的工艺，这种工艺的萃取体系采用价廉、易购的加速剂，且这种加速剂经多次连续循环萃取其加速作用不会明显下降。

本发明所提供的从氧化铝生产过程的循环母液中萃取镓的工艺包括如下步骤：

（1）将相比为1∶1的氧化铝生产过程的循环母液和有机相充分接触，使循环母液中的镓萃入有机相，

（2）将萃镓后的有机相同循环母液静置、分层、而后分离，

（3）将分离后的萃镓有机相同强酸溶液至少接触一次，使镓反萃下来进入水相，

（4）分离有机相同水相，水相经造液可电解制取镓，有机相经水洗后返回萃取工段循环使用，其特征在于上述有机相的组分范围为（按容积）

主萃取剂  7-取代-8羟基喹啉  1-15%

加速剂  烷基膦酸单烷基酯  1-20%

改性剂  碳原子数为7-15的单一或混合醇  1-15%

稀释剂  煤油  50-97%

上述萃镓体系可在20℃-70℃的萃取温度下经多次连续循环萃取，它的加速作用不会明显下降，尤其是在50℃左右的温度下萃取，既不改变母液工作温度，又能得到较高的萃取率。

本发明所述将氧化铝生产过程的循环母液和萃镓有机相充分接触是通过搅拌或振荡等方式实现的，目的是使水溶液中的镓最大限度地萃入有机相。所述有机相中的主萃取剂可以是kelex-100和/或N-601。所述有机相中的加速剂是结构如下的三种烷基膦酸单烷基酯的单一物或混合物：

其中Ⅰ的代号为P5709，Ⅱ的代号为P5708，Ⅲ的代号为P507。

本发明以P5709作为萃镓加速剂时有机相的组分优选范围为（按容积）：

N-601  3-12%

P5709  2-10%

C_7-15的单一或混合醇 5-10%

煤油  68-90%

本发明以P5708作为萃取镓加速剂时有机相的组分优选范围为（按容积）：

N-601  3-12%

P5708  3-10%

C_7-15的单一或混合醇 5-10%

煤油  68-89%

本发明以P507作为萃镓加速剂时有机相的组分优选范围为（按容积）：

N-601  3-12%

P507  4-15%

C_7-15的单一或混合醇 5-10%

煤油  63-88%