[发明专利]一种利用金属萃取进行原铝除镓的方法

说明书

一种利用金属萃取进行原铝除镓的方法，包括以下步骤：(1)将原铝和金属铅放入石墨坩埚中；(2)将坩埚置于加热炉中，通入氮气将空气驱除；升温至700～900℃使原铝和金属铅全部熔化，形成混合熔体；(3)搅拌使液体铝和液体铅自上而下的逐级混合；(4)搅拌10～60min后静置，随炉冷却；上层的铝先形成凝固铝层；凝固铝层形成而铅没有凝固的情况下，将凝固铝层取出；(5)凝固的铝层冷却至常温后形成净化铝。本发明的方法具有工艺简单，耗时短，操作简便，除镓效果好的优点。

技术领域

本发明属于冶金技术领域，特别涉及一种利用金属萃取进行原铝除镓的方法。

背景技术

从电解槽中生产的原铝经过净化、澄清和除渣之后铸成铝锭，其纯度一般在99.5％～99.8％之间，其中含有的主要杂质包括铁、硅、铜、钒、镓、钙以及少量非金属杂质等。

杂质镓是由原料氧化铝带入的；镓常以类质同象置换的形式进入含铝矿物中，在铝土矿中密切共生；现有生产工艺中主要是在氧化铝生产的种分母液中将镓进行富集分离，避免镓进入氧化铝产品中；镓在铝中有很高的固溶度，最高可达20％；由于镓的化学性质与铝类似，当镓作为杂质进入铝中则很难将其去除；杂质镓进入电解槽中对电解铝具有负面影响，一方面降低了电解过程的电流效率，另外一方面降低了原铝的纯度，为后续铝加工和使用质量产生不利影响；微量的镓会降低铝的耐腐蚀性，提高铝对氯离子的敏感性，还会降低铝的导电性。

由于镓和铝在化学性质相似，一般的铝净化方法如氯化法、氧化法、沉淀法、熔剂净化法等都难以将铝中杂质镓去除；而电解精炼、偏析熔炼等方法的成本又比较高，难以实现大规模工业应用；目前针对原铝中的镓的除杂方法还没有文献报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种萃取原铝中镓的方法，利用铅、铝和镓三者在高温下液相的互溶关系，以及降温凝固的先后顺序，通过铅萃取分离镓，在简化操作的同时，降低铝中镓的含量。

本发明的方法包括以下步骤：

1、将原铝和金属铅放入石墨坩埚中；原铝与金属铅的质量比为1:(5～10)；

2、将坩埚置于加热炉中，向加热炉中通入氮气将空气驱除；将加热炉升温至700～900℃使原铝和金属铅全部熔化，形成混合熔体；

3、在保温条件下对混合熔体进行搅拌，使液体铝和液体铅自上而下的逐级混合，镓均匀分布到铝和铅中；

4、搅拌10～60min后静置，并停止保温，使混合熔体随炉冷却；在静置和冷却过程中，铅和铝逐渐分层，并且上层的铝先发生凝固形成凝固铝层；当凝固铝层形成而铅没有凝固的情况下，将凝固铝层取出，部分镓被萃取至下层的液体铅中；

5、凝固的铝层冷却至常温后形成净化铝。

上述的净化铝中镓的含量小于50ppm。

上述的原铝中镓的含量在200～500ppm。

本发明的原理是：由于铝元素与铅元素不能互溶，且二者密度差异较大，在从液体向固体冷却的过程中会逐渐分层，铅会在下层，铝在上层；由于凝固点不同，冷却过程中上层铝先发生凝固，下层铅后凝固；在铅冷却凝固过程中，镓会因在其中的溶解度降低而逐渐析出；因此需要在铅冷却之前将铝层取出，使铝中镓含量降至50ppm以下。

本发明的方法具有工艺简单，耗时短，操作简便，除镓效果好的优点。

具体实施方式

本发明实施例中采用的原铝中铝的质量含量为99.75％，镓的含量为200～500ppm。

本发明实施例中采用的金属铅的纯度99.5％。

本发明实施例中镓含量的测试方法为电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)。

实施例1