[发明专利]一种用螯合树脂从拜耳母液中回收镓的新方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用螯合树脂从含镓的强碱性溶液如拜耳母液中吸附镓并用酸性洗脱溶液将树脂上吸附的镓洗涤到溶液，之后通过除杂纯化、电解后得到镓的具体应用工艺过程，属于湿法冶金领域。

背景技术

镓是一种稀散金属，在半导体工业中有着重要的作用，金属镓的需求量也在连年持续增加。金属镓的来源稀少，其产品多来自铝工业等的副产物。铝土矿通常含金属镓0.002-0.008％。拜耳法生产氧化铝过程中，铝土矿中的金属镓约有70％随氧化铝一道浸出，约30％残存于赤泥中。随着种分母液的循环，拜耳法种分母液中的金属镓浓度可累计到100-300ppm。

用螯合树脂提取生产金属镓，目前已经成为从氧化铝生产流程中提取镓的主要途径。在生产实践中，树脂的工作容量是决定生产成本的重要因素。目前工业生产中普遍使用的NaOH-Na₂S淋洗剂解吸螯合树脂吸附的镓，其解吸效率较差。在螯合树脂使用初期，由于螯合树脂吸附容量较大，一般在3.5g/L及以上，用NaOH-Na₂S淋洗剂对螯合树脂进行淋洗时，其解吸效率仅有60％左右，树脂残留镓含量较高，树脂利用率降低。随着树脂的衰减，解吸效率有所提高，但仍不会达到90％以上。而且由于使用了Na₂S，也在解吸液中引入了S^2-杂质，在进行电解操作前必须用氧化剂将S^2-去除，并需要浓缩解吸液以提高镓浓度，从而提高电解效率。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种用树脂从拜耳母液中提取镓的应用工艺。

本发明提供的技术方案是用镓提取树脂对拜耳母液中镓进行吸附，达到吸附饱和后，用水将镓提取树脂中残留的拜耳母液洗涤干净；然后用洗脱溶液对镓提取树脂进行解吸，得浓缩解吸液，经沉淀、除杂后可电解得金属镓；洗脱后的树脂经处理至出口流出液pH为6-8后，可进入下一个吸附-洗脱循环周期，直至树脂的饱和吸附量下降至300mg/L。

更具体地，本发明提供一种用树脂从拜耳母液中提取镓的应用工艺，按照以下步骤进行：

(1)吸附：将树脂装填于交换柱中，采用连续式动态过柱或间歇式动态过柱的方法，使含镓的液体流经树脂；

(2)水洗：水洗除去残留于树脂表面的含镓液体，至交换柱流出口液体的pH值为6-8；采用水洗可避免将杂质带入后续步骤；

(3)洗脱：用洗脱剂对树脂所吸附的镓进行解吸，对洗脱溶液进行处理可得到较纯净的浓缩含镓电解液，经过电解可得到金属镓；

(4)水洗：因洗脱后的树脂所处环境性质发生了改变，故在再次吸附前，需水洗至交换柱流出口液体的pH值为6-8。至此，树脂完成了一个循环周期，并可进入下一个吸附-洗脱循环，如此树脂可反复使用数次，直到树脂的饱和吸附量下降至较低值(300mg/L以下)。

本发明的优选方案是：

本发明吸附过程所涉及的含镓液体主要是含镓的强碱性液体如拜耳母液等。本发明所述的镓提取树脂选取树脂骨架上带偕胺肟官能团的螯合树脂，偕胺肟官能团的化学结构如下：

此类树脂已实现商品化，国内有西安蓝晓科技新材料股份有限公司生产的LSC-600及LSC-600s等产品，国外有美国Doulite公司生产的ES-346，以及日本等国生产的同类产品。

吸附过程中的过柱方式可采用连续式动态过柱或间歇式动态过柱，优选间歇式动态过柱方式，主要目的是便于清理树脂层中的杂质，使流经树脂的液体不至于堵塞而影响吸附效果；同时可使交换柱中的树脂均匀地吸附镓，避免因为交换柱存在死角而使部分树脂不能吸附饱和。

常规的交换柱中，不带电机和搅拌装置，树脂始终处于静止状态，让含镓碱液流经树脂进行过柱，这样的方式称为连续式动态过柱方法。