[发明专利]一种煤系地层共伴生稀有金属元素镓的浸出方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤系地层共伴生稀有金属元素镓(Ga)的浸出方法，属选矿冶金领域。 

背景技术

目前世界上镓的储量约为23万吨，我国金属镓的储量约占世界储量的80%-85%。镓属于典型分散元素，自然界中很难形成独立的矿床，我国金属镓主要赋存在钒钛磁铁矿、铝土矿、闪锌矿、煤或锡矿中，主要来源于铝土矿和铅锌矿床。镓的提取原料主要有拜耳法炼铝循环液、炼锌废渣、粉煤灰等，其生产工艺主要有提取法和回收法。从拜耳法炼铝循环液中回收镓的方法主要有沉淀法、汞齐电解法、萃取法；从炼锌废渣、粉煤灰等浸出镓的方法主要有沉淀法和萃取法。 

煤系地层共伴生金属镓是镓资源的重要组成部分，越来越受到广泛重视，尤其是在国家提出资源综合开发利用的政策支持下，煤系地层共伴生金属镓资源成为一个研究的热点。除了我国内蒙古准格尔外，目前世界其他地区尚未发现与煤共伴生的镓矿床。对于赋存在高岭石粘土岩中镓的提取工艺研究甚少，还没有较成熟的提取方法，因此对于这种新型镓矿床的开发利用，急需一套完整的镓提取工艺。 

发明内容

本发明的目的是针对与煤共伴生的镓矿床，提供一种煤系地层共伴生稀有金属元素镓的浸出方法。本发明方法将与煤共伴生镓矿床中的稀有金属元素镓部分转化为Ga(OH)₃，部分转化为GaCl₃浸出到溶液中，为镓的精炼提供前提条件，继而实现此类新型与煤共伴生镓矿床中稀有金属元素镓的开发利用。 

为实现上述目的，本年发明采取如下措施： 

本发明所述与煤共伴生的镓矿床，是一种新型镓矿床，其主要成分为Ga 85.5μg/g，Nb 225μg/g，∑REY 1585μg/g，TiO₂ 2.97%，SiO₂ 35.69%，Al₂O₃ 29.84%。本发明所述煤系地层共伴生稀有金属元素镓的浸出方法采用焙烧-水浸-酸浸法，将矿石中的镓逐步浸出。在矿石添加烧结剂焙烧过程中，矿石中的部分镓与Na₂CO₃发生如下反应：Ga₂O₃+Na₂CO₃→2NaGaO₂+CO₂，NaGaO₂可溶于水，在 水浸过程中NaGaO₂溶解到水浸滤液中，而未与Na₂CO₃反应的镓主要以Ga₂O₃的形式存在水浸滤渣中。本发明采用碳酸化法将水浸滤液中的镓转化为Ga(OH)₃沉淀分离出来，其反应方程式为2NaGaO₂+CO₂+3H₂O→2Ga(OH)₃+Na₂CO₃。本发明采用盐酸酸浸使水浸滤渣中的Ga₂O₃转化为GaCl₃存在于酸浸滤液中，其反应方程式为Ga₂O₃+6HCl →2GaCl₃+3H₂O，随后采用浓盐酸调整酸浸滤液中Cl^-浓度为6-10mol/L，通过装有树脂的离子交换柱进行吸附，在Cl^-浓度较高的溶液中，GaCl₃可与Cl^-形成GaCl^4-，D201树脂是强碱性阴离子树脂，对GaCl^4-吸附性较强，吸附饱和后，用NH₄Cl溶液以一定的流速通过离子交换柱进行解吸，解吸下来的GaCl^4-在溶液中仍是以GaCl₃的形式存在，因此获得的为富集GaCl ₃的溶液。 

具体地，本发明所述煤系地层共伴生稀有金属元素镓的浸出方法，包括如下步骤：

（1）将矿石预先破碎、磨矿至粒度小于1mm，再与无水碳酸钠按1：1-1.5的质量比混合均匀后，在马弗炉中焙烧，得焙烧产物； 

（2）将步骤（1）所得焙烧产物研磨至粒度小于1mm，按固液比1g：10-20ml进行水浸，将水浸浸出液过滤，分别收集得滤液I和滤渣I；