[发明专利]从明矾石中富集镓与钾铝综合利用的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种从明矾石中富集镓与钾铝综合利用的方法，适于化工企业应用。

背景技术

明矾石是一种含水的钾铝硫酸盐类矿物，同时还含有一定量的金属镓。镓是稀散金属家族中的重要成员，也是当代高新技术的支撑材料，镓在国防、宽带光纤通信、航空航天、电子技术等领域得到越来越广泛的应用。近年来，随着科学技术的飞速发展及人民生活和健康水平的提高，对镓的需求量也越来越大。但镓的回收集中于主体金属冶金过程中富集的部分，按目前的技术水平，可经济回收的数量仅是储量的极小部分。因此，保护资源和提高资源的回收率是回收的镓主要任务。

自30年代以来，国内外学者对明矾石综合利用研究方面做了不少研究工作，也取得了许多阶段性的成果，相继提出了还原热解法、氨碱法、卡伦尼特酸法、U.G法、硫酸铵分解法、热分解等十几种工艺流程，但这些工艺几乎都仅涉及到明矾石中钾、铝的综合回收利用，普遍存在产品单一、产品附加值低等缺点，且仅有还原热解法在前苏联得以工业化应用，而从明矾石中回收镓的报道极少，就目前仅有的少量报道也存在诸多不足，如中国专利CN103103339A文献公开了“一种从明矾石精矿中选择性回收明矾和镓的方法”，该方法是将明矾石精矿经焙烧后的焙砂先在低硫酸浓度下浸出铝、钾等金属离子，固液分离后再滤液结晶成为明矾和结晶母液，将结晶母液返回低酸浸出，浸出渣调浆后在高硫酸浓度下浸出稀有金属镓，最后采用离子交换或萃取法回收高酸溶液中的镓，回收镓后溶液冷却结晶明矾，经科研探索该方法存在如下不足：一是明矾结晶过程中钾铝摩尔比不匹配、溶液中铝大量过剩、无法实现铝的高效综合利用；二是低酸浸出率段受明矾石矿石品位及其他杂质含量的影响很大，条件苛刻，实施困难。又如中国专利CN102517461A文献公开了一种“从明矾石中回收镓的方法”，该方法是首先对明矾石进行脱水焙烧，其次是对焙烧熟料酸浸并固液分离，再次是对酸浸液结晶，得到明矾和含镓结晶母液，最后是对含镓结晶母液返回焙烧熟料酸浸并固液分离，如此循环，待结晶母液中镓含量达100～300mg/L后再从中提取镓并得到镓产品，经科研探索该方法存在如下不足：一是明矾结晶过程中钾铝摩尔比仍不匹配、溶液中铝大量过剩、无法实现铝的高效综合利用；二是明矾结晶过程中约有15%～55%的镓被明矾带走，造成镓大量损失，其损失率随溶液中镓浓度增高而增大，致使最终镓的回收率极低。

我国明矾石相当丰富，储量居世界第三位，已查明矿石储量在3亿t以上。形成规模生产的浙江温州化工总厂，是目前世界第二大综合利用明矾石的企业，但该厂生产工艺同样存在产品单一、附加值低、加工工艺落后和未对伴生于该资源的镓进行回收利用等缺点。

为此，寻求一种处理成本低、适应性强、有价元素回收率高，既能高效富集伴生于明矾石中的镓，又能综合利用明矾石中的钾、铝和硫等的方法就显得尤为迫切。

发明内容

本发明的任务是针对现有加工明矾石矿的产品单一、附加值低、加工工艺落后和未对伴生于该矿的镓进行回收利用等问题，提出了一种从明矾石中富集镓与钾铝综合利用的方法。

本发明的任务是通过以下技术方案来完成的：

一种从明矾石中富集镓与钾铝综合利用的方法，通过以下顺序工艺步骤和条件来实现的：

第一步脱水焙烧：在温度为550℃～650℃、焙烧时间60min～180min条件下进行脱水焙烧，所得脱水焙烧熟料经热物料输送机送酸浸出系统；

第二步1次酸浸出：在温度为70℃～95℃、时间30min～60min、液固比L/S为5～7条件下采用硫酸溶液酸浸脱水焙烧熟料，控制溶液的pH为0.8～1.1，使脱水焙烧熟料中的钾、铝和镓同时被浸出，待反应结束后固液分离得到1次酸浸出液和1次酸浸出渣，将1次酸浸出渣排出；

第三步1次富镓：在温度为70℃～95℃，时间90min～150min条件下，间断加入1次酸浸出液，控制溶液pH为3.05～3.30，反应结束后固液分离得到1次中和液和富镓矿1；

第四步2次酸浸出：在温度为70℃～95℃、时间30min～60min、液固比L/S为3～5条件下采用硫酸溶液浸出第三步所得的富镓矿1，并在全过程中控制溶液的pH为0.6～0.9，使富镓矿1中的钾、铝和镓被同时浸出，待反应结束后固液分离得到2次酸浸出液和2次酸浸出渣，将2次酸浸出渣排出；